Ученые разработали усовершенствованный датчик влажности нового типа, который был разработан по принципу работы носа верблюда, чтобы преодолеть недостатки существующих решений. Новое устройство способно обнаруживать в воздухе сверхмалые концентрации молекул воды и открывает ряд интересных возможностей, включая поиск источников воды в экстремальных условиях или бесконтактное взаимодействие с компьютерами.

Черпая вдохновение от работы верблюжьих носов, специалисты создали надежный и высокочувствительный сенсор влажности, который сейчас ученый держит между двумя пальцами. Credit: Вейгуо Хуанг и Цзянь Сонг

 

Различные датчики влажности, представленные в настоящее время на рынке, имеют свои сильные и слабые стороны: некоторые из них обладают невысокой чувствительностью для детектирования воды, другие - высокой чувствительностью, но их эффективность снижается под воздействием условий окружающей среды, таких как, например, воздействие солнечных лучей. Ученые из Китая поставили перед собой задачу разработать такой прибор, который бы удовлетворял требованиям и по продолжительности работы, и по чувствительности. Для этого они решили изучить механизм работы носа верблюда – животного известного своей сверхчувствительностью к влаге.

Носы этих "кораблей пустыни" имеют узкие каналы с большой площадью поверхности, покрытые впитывающей воду слизью, которая изменяет емкость при колебаниях влажности воздуха. Благодаря такой особенности эти животные очень эффективно улавливают воду в засушливой среде, поэтому ученые воспользовались этим “природным устройством“ для создания нового типа датчика влажности с высокой степенью чувствительности.

Инспирированные работой верблюжьих носов, авторы исследования разработали пористый цвиттер-ионный емкостной датчик влажности

 

Датчик представляет собой пористую полимерную сеть, покрытую так называемыми цвиттерионами - молекулами, которые притягивают влагу и имитируют способность верблюжьей слизи изменять емкость при изменении влажности. В ходе экспериментов, проведенных специалистами, датчик продемонстрировал высокую степень надежности и чувствительности, успешно определяя изменение влажности в горячих выбросах промышленных газов и быстро определяя разницу между свежими, прелыми и сухими листьями.

Кроме того, устройство могло определить местонахождение источника воды и уловить влагу, исходящую от человеческого тела. В экспериментах сенсор реагировал на изменения потоотделения при физической нагрузке и мог идентифицировать палец человека, отслеживая его движения по траектории, напоминающей символы V или L. По словам ученых, подобное устройство может служить в качестве бесконтактного интерфейса для взаимодействия с компьютерами. По мнению разработчиков, используя общий принцип проектирования, прототип можно применить для разработки других высокоэффективных химических датчиков.

Исследование Американского химического общества было опубликовано в журнале ACS Nano.

Недавно ученые из технологического института Мельбурна разработали  сверхэффективный способ преобразование углекислого газа в твердый углерод. Метод основан на взаимодействии углекислого газа и жидкого металла, а именно эвтектического галлий-индиевого сплава.

Команда канадских специалистов из университета Ватерлоо предложили экономичный и устойчивый метод удаления мышьяка из поверхностных вод. Простая технология позволяет удалять ядовитый элемент с помощью комбинации обычных отходов и определенных бактерий, которые связывают мышьяк, образуя твердое соединение.

Источники:
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsnano.1c10004
https://www.acs.org/content/acs/en/pressroom/presspacs/2022/acs-presspac-january-19-2022/camels-noses-inspire-new-humidity-sensor.html