آخرین اخبار

اندازه‌گیری دقیق فشار به کمک خواص گرافن

گرافن
نوشته شده توسط تیم رصد علمنا

پژوهشگران دانشگاه تهران یک نوع حسگر فشار را با استفاده از چیدمان خاصی از گرافن طراحی کردند…

گرافن ساختار دو بعدی از یک لایه منفرد شبکه لانه زنبوری کربنی می‌باشد که به علت داشتن خواص فوق‌العاده در رسانندگی الکتریکی و رسانندگی گرمایی، چگالی بالا و تحرک پذیری حامل‌های بار، رسانندگی اپتیکی و خواص مکانیکی به ماده‌ای منحصربفرد تبدیل شده است.
از خواص خوب مکانیکی این ماده می‌توان به استحکام در برابر شکست بسیار بالا و انعطاف‌پذیری ۲۰ درصدی آن اشاره کرد.
از این رو این خواص موجب شده گرافن به‌عنوان یکی از مواد پایه‌ی مورد استفاده در سیستم‌های الکترومکانیکی از جمله حسگرهای فشار معرفی شود.
این حسگرهای فشار زمینه را ایجاد کرد تا پژوهشگران دانشگاه تهران نوعی از این حسگرها را با استفاده از چیدمان خاصی از گرافن پیشنهاد کنند و امکان آن را به‌صورت نظری مورد بررسی قرار دهند.
گفتنی است این حسگر فشار که اندازه‌ی آن در مقیاس نانومتری خواهد بود، می‌تواند در صنایعی همچون پزشکی، نظامی و اتومبیل‌سازی کاربرد داشته باشد.
دکتر نیره قبادی، مجری این طرح هدف از انجام این پژوهش را طراحی و انجام محاسبات نظری مربوط به یک حسگر فشار با حساسیت بالا با استفاده از نانوصفحات گرافن و نیترید بور عنوان نمود.
وی در ادامه افزود: این حسگر می‌تواند از حساسیت و رنج کاری به‌مراتب بالاتری نسبت به حسگرهای گرافنی مرسوم برخوردار باشد. همچنین فرایند ساخت این حسگرها بسیار ساده است و ابعاد این حسگر در مقیاس نانومتری خواهد بود.
اساس این حسگر بر ترکیب دو ماده‌ی دوبعدی با ضخامت صفحات نانومتری بنا نهاده شده است. بدین‌صورت که بین دو صفحه‌ی گرافن صفحات نیترید بور قرار داده می‌شود. اعمال فشار به صفحه گرافن بالایی موجب تغییرات فاصله‌ی بین صفحات نیترید بور و در نتیجه تغییر جریان تونل زنی حامل‌ها بین صفحات نیترید بور می شود. تغییر جریان به دلیل همین تغییرات فاصله به‌صورت نمایی خواهد بود و می‌تواند معیاری برای سنجش فشار به حساب آید.
نتایج محاسبات نظری و مدل‌سازی بیانگر این است که رنج کاری خطی این حسگر می‌تواند به ۳۰ گیگاهرتز برسد که بسیار بزرگ‌تر از رنج کاری حسگرهای پیزومقاومتی است. همچنین حساسیت این حسگر به حدود ۱۳۰۰ pA/A/Pa خواهد رسید.

درباره نویسنده

تیم رصد علمنا

دیدگاه شما چیست