Les composés organiques volatils sont des produits chimiques émis sous forme de gaz qui peuvent avoir des effets néfastes sur la santé. On les trouve souvent dans les peintures, les produits pharmaceutiques et les réfrigérants, entre autres produits courants, mais ils peuvent également servir de marqueurs d’explosifs, d’infestations d’insectes, de détérioration des aliments et de maladies.
Le traçage des COV est crucial pour la sécurité publique et pour tous les problèmes liés aux “odeurs”. À cette fin, dans Used Physics Opinions, d’AIP Publishing, Liu et al. introduit une conception de chambre basée sur la mécanique des fluides pour un nez électronique (nez électronique) qui détecte systématiquement les COV à de faibles concentrations. La stratégie, qui comprend l’utilisation d’un dispositif de sort shunt pour contrôler le comportement de l’écoulement de fluide, est un pas en avant dans le développement de la technologie du nez électronique.
Les méthodes de détection des COV font encounter à de nombreux défis en termes de sélectivité, de sensibilité, de reproductibilité et de stabilité. Les nez électroniques, inspirés du système olfactif, peuvent surmonter certaines de ces barrières en combinant des réseaux de capteurs chimiques avec des approaches de reconnaissance de formes pour reconnaître les odeurs.
Cependant, de nombreux nez électroniques génèrent des signaux différents vers les COV de même concentration lorsque le capteur est situé dans différentes get-togethers de la chambre “nez”.
“Pour contrer ce problème, le comportement fluidique du flux de gaz doit être bien contrôlé”, a déclaré l’auteur Weiwei Wu. “Cela garantit un champ fluidique uniforme et une focus de COV dans la chambre et évite de générer de fausses caractéristiques de détection.”
La conception initiale du nez électronique comportait une chambre verticale qui ressemble beaucoup à une pomme de douche. Cela favorise l’écoulement vertical lorsque le gaz se propage à travers les trous au bas de l’appareil et autour des capteurs uniformément répartis.
À l’aide de simulations de mécanique des fluides, l’équipe a optimisé le volume, la symétrie, l’emplacement des trous et l’emplacement des capteurs de leur chambre de nez électronique. Ils ont ajouté un dispositif semblable à un shunt pour favoriser l’écoulement des fluides et raccourcir le temps de réponse.
Sur la base de leurs résultats de simulation, les chercheurs ont fabriqué une chambre en téflon et mesuré les performances de détection de leur nez électronique. Ils ont comparé deux chambres, une avec le shunt et une sans. La chambre avec le dispositif de shunt a constamment fonctionné approximativement 1,3 fois mieux pour détecter un exemple de COV.
À l’avenir, les auteurs prévoient de se concentrer sur la minimisation de la chambre et l’amélioration de la framework afin de réduire le temps de réponse et de récupération.
“La recherche sur le nez électronique est un domaine hautement interdisciplinaire”, a déclaré Wu. “Les chimistes, les physiciens, les biologistes, les ingénieurs en électronique et les scientifiques des données doivent travailler ensemble pour résoudre des problèmes tels qu’une détection efficace qui tient compte des mécanismes fondamentaux d’absorption/désorption, des algorithmes permettant une reconnaissance précise des COV furthermore rapidement et avec une consommation d’énergie réduite, et remark les nouvelles systems, telles que les memristors, devraient être impliquées.”
