Sensor de qualidade do ar à base de carbono

Os cientistas desenvolveram um dióxido de nitrogênio altamente sensível e preciso (NO₂ ) que tem aplicações potenciais de salvamento em ambientes domésticos, públicos e industriais. Exposição a longo prazo ao NO₂ – um importante poluente do ar que se origina de motores de combustão e processos industriais – pode causar problemas respiratórios, que podem ser particularmente graves e até fatais para bebês e pessoas com asma. O sensor de gás pode fornecer leituras precisas de NO₂ níveis no ambiente local em um dispositivo de Internet das Coisas acessível e portátil, que pode ser sincronizado com smartphones e aplicativos.

Monitoramento da qualidade do ar para evitar a exposição ao NO₂ em níveis de partes por bilhão (ppb) atualmente só é possível com equipamentos pesados ​​e caros e, portanto, dificilmente é implementado. O objetivo deste trabalho foi criar um dispositivo sensível e preciso o suficiente para detectar abaixo de 20 ppb de NO₂ no ar, mas que também funcionaria em situações do mundo real e seria conveniente e acessível o suficiente para ter o potencial de uso generalizado.

O avanço veio quando a equipe desenvolveu um NO₂ camada de detecção baseada em um aerogel de carbono depositado a laser (LDCA), que eles descobriram ter uma seletividade excepcional em relação ao NO₂ sobre outros poluentes atmosféricos comuns, tornando-o único entre os nanomateriais de carbono. Usando um processo de laser de uma etapa escalável e barato, o filme fino, poroso e bem aderente de LDCA é depositado em eletrodos, que podem ser alojados em uma variedade de estruturas de dispositivos para monitoramento contínuo do ar. O sensor é tão sensível que pode detectar perto de 10 ppb de NO₂ em menos de 15 minutos e crucialmente, pode operar em temperatura ambiente - mesmo tendo bom desempenho em condições úmidas, um ambiente problemático para muitos outros sensores.

Como a condensação em uma vidraça, os nanomateriais, como o carbono usado neste desenvolvimento, quase sempre têm água na superfície. Normalmente, isso é negativo, pois interfere na tecnologia, mas, neste caso, a equipe conseguiu usar a camada de água a seu favor para dissolver seletivamente o NO₂ em vez de outros voláteis normalmente encontrados em condições ambientais.

Potenciais aplicações para o sensor podem incluir como um dispositivo de segurança para monitorar a qualidade do ar no quarto de um bebê, para ajudar a informar as melhores rotas de caminhada ou ciclismo e horários do dia para evitar altos níveis de poluição, e até mesmo por agentes imobiliários para fornecer casas em potencial. compradores com informações sobre o NO₂ níveis em uma casa e área.

Os dados também podem alimentar um banco de dados nacional ou mundial de monitoramento de poluição para efetuar ações positivas sobre a qualidade do ar.