Графенова плівка на підкладці з оксиду цинку і кремнію дозволяє досить точно вимірювати вологість в широкому діапазоні.

Ідеальна кристалічна структура графена є гексагональную кристалічну решітку. (Ілюстрація: AlexanderAlUS / Wikipedia )

<

>

Графен - це двовимірний вуглецевий матеріал, в якому всі атоми вуглецю розташовані у вигляді особливої ​​плоскої решітки товщиною якраз в один атом. Хоча в лабораторії графен вперше отримали тільки в першій половині 2000-х, зараз його вже застосовують і в медицині , І у виробництві будівельних матеріалів, і в мікроелектроніці.

Але, хоча слово «графен» постійно на слуху, поки що мало хто може похвалитися, що в його будинку або в автомобілі є пристрої або матеріали з графеном. Однак не виключено, що найближчим часом ситуація зміниться: в наших будинках можуть з'явитися дешеві і чутливі графенові датчики.

Такі датчики, які вимірювали б, наприклад, вологість повітря - самі по собі не є новиною, в лабораторіях по всьому світу розроблені кілька десятків варіантів подібних пристроїв. Проте дослідники з Інституту радіотехніки й електроніки імені В. А. Котельникова РАН, Науково-дослідного інституту «Елпа», Інституту загальної та неорганічної хімії ім. Н. С. Курнакова і їх колеги з Китаю та Італії порахували, що потенціал графена тут розкритий не до кінця.

Принцип роботи графенових датчиків вологості заснований на тому, що матеріали або плівки з графеном вбирають вологу з повітря і змінюють власні свойства.На цього разу найтонший шар з частинками оксиду графену нанесли на підкладку з оксиду цинку і кремнію. Як і інші аналогічні пристрої, датчик створює акустичні хвилі на одному кінці підкладки і вимірює їх на іншому кінці.

Поверхневі хвилі, проходячи через графенових плівку, можуть прискорюватися, сповільнюватися, змінювати фазу і т. П. Плівка вбирає пари з повітря і в залежності від вологості по-різному пропускає хвилі. Дослідники направляли на прототип потік зволоженого повітря, вимірюючи його показники за допомогою високоточної термогігрометра. З'ясувалося, що найточніші дані вдається отримати, пропускаючи через датчик особливий різновид поверхневих хвиль - хвилі Сезави (названий так на честь відкрили їх вченого).

З хвилями Сезави датчик показав більш високу чутливість, ніж інші схожі пристрої, йдеться в статті в Sensors and Actuators B: Chemical . Особливою точністю датчик відрізняється при вологості в досить широкому діапазоні від 20% до 98%, але, незважаючи на всі його достоїнства, його є куди вдосконалювати, ніж дослідники і збираються зайнятися в найближчому майбутньому.