溶胶-凝胶微纤维传感器

ng级污染精准监测

微纤维表面溶胶-凝胶纳米结构显著提升对空气有机污染物的传感灵敏度,实现原位监测。

苗心向 · 周国瑞 · 陈家轩 · 朱启华 · Li, Yuhai · 蒋晓东 · 吕海兵 · 姚彩珍 · Jiang, Yilan · Niu, Longfei · Xiang, Siheng

Frontiers in Physics 2023

参数信息

低浓度传感极限
70 ppm
高浓度传感极限
10 ppm

技术优势

检测精度达 ng/cm²

微纤维表面的溶胶-凝胶纳米结构增大了比表面积,增强了与有机污染物的相互作用,使表面污染检测精度达到 ng/cm²,满足高功率激光设施对光学表面洁净度的严格要求。

低浓度下灵敏度高

在污染物浓度低于 7.5% 时,吸附过程以单分子吸附为主,额外损耗随浓度指数增长,传感极限可达 70 ppm,适合早期污染预警。

高浓度下适用范围宽

当浓度超过 7.5% 时,多分子层吸附主导,额外损耗与浓度呈指数关系,传感极限为 10 ppm,拓展了监测的浓度范围。

吸附机理明确

实验数据与 Langmuir 单分子层吸附模型和 Freundlich 多分子层吸附模型模拟结果吻合良好,为传感器设计提供了理论依据。

应用场景