一種秒級(jí)響應(yīng)的新型聲表面波氫敏器件

作為一種新興能源載體和化工原料，氫氣具有來(lái)源廣泛、清潔環(huán)保、可循環(huán)利用等一系列優(yōu)點(diǎn)，對(duì)推進(jìn)節(jié)能減排、調(diào)整能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和應(yīng)對(duì)全球氣候變化有重要意義。但是氫氣易燃易爆的本質(zhì)特點(diǎn)使得快速與高靈敏的氫敏技術(shù)在氫氣開(kāi)發(fā)利用中的安全防護(hù)扮演著極為重要的角色。現(xiàn)有技術(shù)在功耗、體積、響應(yīng)速度及靈敏度等方面均面臨瓶頸，難以滿足實(shí)際應(yīng)用需求。

為應(yīng)對(duì)這一難題，中國(guó)科學(xué)院聲學(xué)研究所王文團(tuán)隊(duì)與南開(kāi)大學(xué)楊大馳團(tuán)隊(duì)合作，將微納聲表面波器件技術(shù)與快速響應(yīng)的鈀銅納米線氫敏材料相結(jié)合，提出并研制了一種秒級(jí)響應(yīng)的新型聲表面波氫敏器件。納米線形態(tài)的鈀銅氫敏材料具有極高的吸附面積，由此大幅增加了氫敏效率，從而提高傳感器響應(yīng)速度與靈敏度。

相關(guān)研究成果在線發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊Sensors and Actuator B。

研究人員利用電化學(xué)沉積方法合成的鈀銅納米線（圖1）滴涂制備于傳感器件表面聲表面波傳播路徑表面，構(gòu)建出了小尺度聲表面波氫敏器件（圖2）。結(jié)合差分振蕩結(jié)構(gòu)的傳感電路，對(duì)所研制的聲表面波氫敏器件進(jìn)行了測(cè)試評(píng)價(jià)，相對(duì)于國(guó)內(nèi)外已報(bào)道氫敏元件，傳感器實(shí)現(xiàn)了快速的傳感響應(yīng)（<4s），此外還具有低檢測(cè)限（7ppm）、良好選擇性和重復(fù)性的特點(diǎn)，其靈敏度達(dá)1.5kHz/%，在氫能應(yīng)用中具有很好的應(yīng)用前景。

圖1 鈀銅納米線的制備流程及表征

圖2 沉積鈀銅納米線的聲表面波氫敏器件