Czujniki działające w ekstremalnych temperaturach

Czujniki działające w ekstremalnych temperaturach

Naukowcy z Newcastle University konstruują bezprzewodowe czujniki, które będą w stanie wytrzymać bardzo wysokie temperatury we wrogich środowiskach, jak choćby elektrownie atomowe.

Naukowcy pracują nad detektorami gazu i promieniowania, które dzięki elektronice z karborundu (SiC) będą mogły działać w temperaturze nawet kilkuset stopni Celsjusza.

Zespół skonstruował już niezbędne elementy i obecnie pracuje nad złożeniem ich w urządzenie wielkości iPhone’a, które będzie mogło służyć w różnych miejscach, jak elektrownie, silniki samolotów, a nawet wulkany.

„Jeśli ktoś zdetonuje w metrze bombę, na przykład, czujnik wciąż będzie działał i rejestrował co się dzieje.” – stwierdził Alton Horsfall z Newcastle University. „Po takim wybuchu, zanim kogoś tam poślesz, chcesz wiedzieć co się tam dzieje.” – dodał.

Nowe czujniki są w stanie wykryć różne rodzaje promieniowania i gazów, włącznie z siarkowodorem czy dwutlenkiem siarki, w stężeniach na poziomie kilkudziesięciu części na milion w temperaturze od 200 do 300 stopni Celsjusza.

Komponenty elektroniki zbudowane zostały z karborundu (SiC), gdyż wytrzymuje on znaczxnie wyższe temperatury niż krzem. „Krzem jest wspaniałym materiałem do temperatury 175 stopni Celsjusza, a karborund nawet do 600 stopni Celsjusza.” – stwierdził Horsfall.

Wyższa odporność temperaturowa związana jest ze znacznie silniejszymi wiązaniami między atomami krzemu i węgla, które wymagają też większej energii do uwolnienia elektronów. Równocześnie sprawia to jednak, że znacznie trudniejszy jest proces produkcji. Płytki z karborundu są przy tym mniejsze, ale droższe niż krzemowe pomimo tego, że ich koszt wciąż spada.

Dotychczasowy sukces naukowców z Newcastle polega na skonstruowaniu niezbędnych elementów dla czujników. „Nie można polegać na bateriach, więc zastosowaliśmy technologię pozyskująca energię z otoczenia.” – powiedział Horsfall.

„Możemy zbudować kondensatory wytrzymujące do 650 stopni Celsjusza. Możemy również zapewnić komunikację optoelektroniczną dzięki fotodiodom i LEDom działającym z częstotliwością 1 gigaherca przy temperaturze 300 stopni Celsjusza.” – dodał Horsfall.

(lk)