科技日報記者?劉霞

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

新型壓電傳感器能在極端環境下工作。圖片來源：休斯頓大學官網

航空航天、能源、運輸和國防等關鍵行業需要能在極端環境下工作的傳感器，以測量和監測多種因素，確保人身安全和機械系統的完整性。例如，在石油化工行業，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測管道壓力；各種核反應堆在300℃—1000℃的溫度范圍內運行；而深層地熱井的溫度高達600℃。

休斯頓大學研究團隊之前開發出了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（激發電子并提供導電性所需的最小能量）不夠寬。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，在個人醫療和精確傳感軟體機器人領域大顯身手。

研究團隊表示，雖然氮化鋁和氮化鎵都具有獨特而優異的性能，適用于研制能在極端環境下工作的傳感器，但氮化鋁提供了更寬的帶隙和更高的溫度范圍。他們計劃在現實世界的惡劣條件下進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。