科技日報記者?劉霞

美國科學(xué)家開發(fā)出一種新型氮化鋁傳感器，并證實其可以在高達(dá)900℃的高溫下工作。相關(guān)研究被最新一期《先進(jìn)功能材料》雜志選為封面文章。

新型壓電傳感器能在極端環(huán)境下工作。圖片來源：休斯頓大學(xué)官網(wǎng)

航空航天、能源、運輸和國防等關(guān)鍵行業(yè)需要能在極端環(huán)境下工作的傳感器，以測量和監(jiān)測多種因素，確保人身安全和機(jī)械系統(tǒng)的完整性。例如，在石油化工行業(yè)，傳感器必須能在從沙漠高溫到近北極寒冷的氣候條件下監(jiān)測管道壓力；各種核反應(yīng)堆在300℃—1000℃的溫度范圍內(nèi)運行；而深層地?zé)峋臏囟雀哌_(dá)600℃。

休斯頓大學(xué)研究團(tuán)隊之前開發(fā)出了III-N壓電傳感器，該傳感器由單晶氮化鎵薄膜制成，但在溫度高于350℃時，其靈敏度會降低。靈敏度的下降是由于帶隙（激發(fā)電子并提供導(dǎo)電性所需的最小能量）不夠?qū)?。為此他們研制出一種氮化鋁傳感器，并證明其能在1000℃左右的高溫下工作，這是壓電傳感器中最高的工作溫度。

該新型傳感器除了能在高溫下工作外，還具有很好的柔韌性，未來可用于研制可穿戴傳感器，在個人醫(yī)療和精確傳感軟體機(jī)器人領(lǐng)域大顯身手。

研究團(tuán)隊表示，雖然氮化鋁和氮化鎵都具有獨特而優(yōu)異的性能，適用于研制能在極端環(huán)境下工作的傳感器，但氮化鋁提供了更寬的帶隙和更高的溫度范圍。他們計劃在現(xiàn)實世界的惡劣條件下進(jìn)一步測試新傳感器的性能，如在核電站測試其在高壓下的工作潛力。