Wetenschappers Ontwikkelen Baanbrekende Sensor Die Draadloos Chemische Oorlogsmiddelen Kan Detecteren

Een baanbrekende sensor die gebruik maakt van SAW-technologie biedt draadloze, zeer gevoelige detectie van chemische oorlogsagentia, wat een grote vooruitgang betekent op het gebied van veiligheidstechnologie door efficiënte en betrouwbare monitoring in uitdagende omgevingen mogelijk te maken. (Artiestenconcept). Credits: SciTechDaily.com

Onderzoekers hebben een revolutionaire sensor ontwikkeld die in staat is chemische strijdmiddelen te detecteren zonder draden, wat een grote vooruitgang betekent in de technologie voor openbare veiligheid. Dit innovatieve apparaat, dat stoffen zoals dimethyl methylphosphonaat (DMMP) kan identificeren, biedt een nieuw niveau van efficiëntie en betrouwbaarheid in het monitoren van en reageren op chemische bedreigingen, zonder de noodzaak van directe stroombronnen of fysieke verbindingen.

De dringende behoefte aan geavanceerde detectie van chemische oorlogsagentia (CWA's) om de wereldwijde veiligheid te waarborgen, heeft geleid tot de ontwikkeling van een nieuwe gasdetector. Deze sensor onderscheidt zich door zijn snelle reactie, hoge gevoeligheid en compacte formaat, cruciaal voor de vroege detectie van CWA's. Nauwkeurige detectie en monitoring van CWA's is essentieel voor effectieve defensieoperaties, zowel militair als civiel. Vanwege het gevaarlijke karakter van CWA's wordt onderzoek meestal beperkt tot geautoriseerde laboratoria die simulanten gebruiken die de chemische structuur van CWA's nabootsen zonder hun giftige effecten.

Een recente studie onder leiding van een team van experts, gepubliceerd op 3 januari 2024 in het tijdschrift Microsystems & Nanoengineering, heeft een ultramoderne sensor ontwikkeld die draadloos chemische oorlogsagentia identificeert, wat een revolutie teweegbrengt in veiligheidsmaatregelen. Dit apparaat detecteert efficiënt DMMP, en verbetert de reactiemogelijkheden op bedreigingen zonder afhankelijk te zijn van stroombronnen of verbindingen.

In de studie hebben onderzoekers een passief, draadloos sensorsysteem ontwikkeld met behulp van surface acoustic wave (SAW) technologie, voorbestemd om de detectie van chemische oorlogsagentia te revolutioneren door specifiek te richten op dimethyl methylphosphonaat (DMMP), een simulant voor zenuwagentia. Deze sensor werkt op 433 MHz, met een unieke coating van fluoroalcohol polysiloxaan (SXFA) op een lithiumniobaat-substraat, waardoor de gevoeligheid en stabiliteit onder verschillende omgevingsomstandigheden worden verbeterd.

Het werkingsprincipe en de schema van de voorgestelde SAW chemische sensor. Credits: Microsystems & Nanoengineering

De kern van het systeem is gebouwd rond een YZ lithiumniobaat-substraat uitgerust met metalen interdigitale transducers (IDT's) en een aangehechte antenne. De interactie van de SXFA-film met DMMP verandert de eigenschappen van de SAW, zoals de snelheid, wat een nauwkeurige detectie mogelijk maakt. Dit ontwerp zorgt voor een stabiele werking binnen een transmissiebereik van 0-90 cm en is bestand tegen een breed temperatuurbereik (-30 °C tot 100 °C) en vochtigheidsniveaus tot 60% RH.

Volgens het onderzoeksteam markeert dit sensorsysteem een aanzienlijke sprong voorwaarts op het gebied van CWA-detectietechnologie. De passieve draadloze aard ervan stelt het in staat om te functioneren in ontoegankelijke of gevaarlijke gebieden, en zorgt zo voor veiligheid en efficiëntie.

Deze technologie heeft een enorm potentieel binnen de militaire en civiele verdediging, en biedt een betrouwbaar, efficiënt middel voor vroege CWA-detectie. Het vermogen om draadloos en in uitdagende omgevingen te werken, maakt het tot een waardevol instrument om de openbare veiligheid en paraatheid tegen chemische bedreigingen te garanderen.

Referentie: “A passive wireless surface acoustic wave (SAW) sensor system for detecting warfare agents based on fluoroalcohol polysiloxane film” door Yong Pan, Cancan Yan, Xu Gao, Junchao Yang, Tengxiao Guo, Lin Zhang en Wen Wang, 3 januari 2024, Microsystems & Nanoengineering. DOI: 10.1038/s41378-023-00627-8