ChIMES: недорогие магнетоэластические датчики для точной химической идентификации

Технология недорогих датчиков, называемая Химическая идентификация магнетоэластическим сенсированием (ChIMES), использует целевые реагирующие материалы (TRM) в качестве актуаторов в магнетоэластических (M-E) датчиках (Рисунок 1).

TRM могут поступать из многих классов химических и биохимических соединений, со многими степенями селективности. TRM с сильными аффинитетами к конкретным мишеням могут использоваться индивидуально, в то время как TRM с распределенной селективностью могут формироваться в массивы с искусственной нейронной сетью или другими инструментами на базе искусственного интеллекта, используемыми для анализа и интерпретации. Магнетоэластические компоненты — аморфные ферромагнитные сплавы с высокой проницаемостью и очень низкой коэрцитивностью. Когда TRM встречает цель, он оказывает силы, меняющие магнитные свойства сплава способами, которые можно обнаружить с набором возбуждающе-детектирующей катушки.

ChIMES включает ферромагнитный металл и молекулярный реагент распознавания, связанный с ферромагнитным металлом. Молекулярный реагент распознавания способен расширяться при воздействии пара или жидкости от целевого материала так, что молекулярный реагент распознавания меняет напряжение растяжения на ферромагнитном металле. Целевой материал обнаруживается на основе изменений в магнитных характеристиках переключения ферромагнитного металла, вызванных изменениями в напряжении растяжения.

Датчик может обнаруживать всё, для чего можно идентифицировать или разработать TRM. Он способен на беспроводную коммуникацию через не металлический или тонкий металлический барьер. ChIMES можно миниатюризировать и достаточно энергоэффективен для питания от бортового аккумулятора. Форма, размер и внешний вид можно адаптировать под конкретную потребность. ChIMES подходит как для открытых, так и для скрытых приложений и может обнаруживать множественные и переменные цели одновременно с модульными TRM. Датчик намного дешевле техник, таких как газовая хроматография.

Приложения ChIMES включают взрывчатку или метки; химические и биологические боевые агенты и предшественники или побочные продукты их производства; компоненты выдыхаемого газа для диагностики здоровья и обнаружения наркотиков; токсичные промышленные химикаты и материалы; свежесть и безопасность пищи; летучие органические соединения; и другие воздухонесущиеся и водонесущиеся загрязнители.