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2017發明展技術推薦系列報導(6)手機操控可攜式低濃度氣體感測器


道路上,一輛輛汽車急駛而過;廠房中,熱蒸蒸的鍋爐轟轟作響,汽機車、工廠燃燒油料使得空氣中的氮和氧在高溫下產生交互反應,排放出二氧化氮,造成酸雨、硝酸鹽微粒(PM2.5來源),而我們卻渾然不知。清華大學材料科學工程學系林鶴南教授研發出手機操控可攜式低濃度氣體感測器,希望透過體績小、低成本優勢,建構出完整監測網,守護民眾健康。

利用黃光微影及低溫化學製程,製作具有高靈敏度之奈米線氣體感測晶片,並以小型氣室、迷你風扇、紫外光發光二極體及藍芽電路,林鶴南教授建構的可攜帶的電阻式氣體感測器還可經由藍芽連接手機應用軟體程式記錄感測材料電阻值變化,得知氣室或周圍環境的活性氣體濃度。

可攜式低濃度氣體感測器是以奈米粒子修飾的氧化鋅奈米線,氧化鋅是n型半導體,當活性氣體分子吸附到氧化鋅奈米線表面,會使感測晶片電阻值改變。而藉由p型半導體的奈米粒子在氧化鋅表面的修飾,可在內部形成p-n介面,使感測材料的靈敏度大幅提升。目前測出對1 ppm一氧化氮有350%的電阻變化率,對60 ppb一氧化氮約為10%,預期對其他活性氣體也應有很高靈敏度。

林鶴南教授指出,現行低濃度氣體感測器體積龐大,例如環保署偵測二氧化氮的機器重達24公斤,同時置放在高處,無法監測到民眾生活周遭環境。可攜式低濃度氣體感測器預計造價為新台幣5000元上下,大量生產價格可望再下探,希望利用這體積小、價格便宜的機器布建一個高密度的偵測網,應用於毒氣預警、製程監控、空汙偵測、人體呼氣偵測等等。


(發佈時間:2017-10-30)

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