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
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。
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。
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。
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。