Az ELKH Energiatudományi Kutatóközpont (EK) Mikrorendszerek Laboratóriuma és az orosz Nemzeti Nukleáris Kutató Egyetem Moszkvai Mérnöki Fizikai Intézetének (MEPhI) munkatársai a földgázszivárgás érzékelésében hasznosítható mikroméretű gázérzékelőt fejlesztettek egy magyar–orosz közös támogatású projekt keretében. Az eszköz alapját képező, egyenletes felületi hőmérsékletet biztosító mikrofűtőtestet mintaoltalom védi.

Az érzékelők alapjául szolgáló mikrofűtőtest 0,15 mm átmérőjű felületének hőmérséklet-egyenletessége ±1 százalékon belüli, stabilitása 530 °C-ig 5000 óra, így a gázérzékelőkben alkalmazott szakaszos üzemmódban 5 éven át működőképes. A fűtőtest 1,5 V feszültségen mindössze 27 mW teljesítménnyel eléri az 500 °C-ot, így kiválóan alkalmazható hordozható, személyi védelmet biztosító eszközökben is.

A fejlesztés másik eleme a chip robbanásbiztos mechanikai védelmét biztosító, SMD-technológiával nyomtatott áramkörre szerelhető kerámiaburkolat, melyet lézeres technikával állítottak elő. A katalitikus gázérzékelők az éghető gázok szabályozott oxidációja során keletkezett hő mérésén alapulnak. Kifejlesztésükhöz klasszikus kémiai eljárásokkal és atomi rétegleválasztással állítottak elő nanoszemcsés katalizátorokat. Bár a katalizátorok hosszú távú stabilitása még elmarad a követelményektől, az új technikák és anyagrendszerek finomításával piacképes érzékelők gyártására nyílik lehetőség. Ennek első eleme a követelményeknek megfelelő hővezető képesség mérésén alapuló szenzor, amely a fent említett elemekből épül fel. A tervek szerint a hővezető képesség mérésén alapuló és a katalitikus elven működő szenzorok kombinációjával stabil és megbízható metán-riasztórendszer építhető.

A kifejlesztett eszköz korai riasztójelével elsősorban a földgáz és egyéb éghető gázok robbanásra alkalmas koncentrációjának kialakulása előzhető meg. A „Kis fogyasztású kalorimetrikus nanoszenzorok gázérzékelésre veszélyes közegben” című, 2017-2.3.4-TÉT-RU-2017-00006 azonosítószámú projekt a magyar kormány támogatásával, a Kutatási és Technológiai Innovációs Alap finanszírozásával valósult meg.

Gázérzékelő chip és a lézervágással kialakított kerámiatokok optikai mikroszkópos képei. A felső képen a beültetett 1×1 mm-es mikropellisztor chip két fűtőtestjén a szuszpenziókból leválasztott katalitikusan aktív (fekete) és passzív referenciabevonat (fehér). Az alsó képen az SMD-technikával szerelhető, kerámiaburkolattal ellátott szenzorok láthatók.

További információ:

EK MFA Mikrorendszerek Laboratórium: http://www.mems.hu