研究人員研發操作於高溫及極端環境感測器
近日德州大學休士頓分校的研究團隊研發成功操作於 900°C 或 1650°F 高溫的感測器。研究發現，使用鋁氮化物（AlN）製作的感測器比使用氮化鎵（GaN）製作的感測器具有更高的感知能力和更寬的能帶間隙，這在操作於高溫的環境下發揮作用。
感測器的重要性
在許多關鍵行業，如航空航天、能源、運輸和國防等極端環境下，需要使用感測器來測量和監視許多因素，以確保人類安全以及機械系統的完整性。例如，在石油化工行業中，必須監測在炎熱的沙漠熱和接近北極寒冷的氣候下管道壓力。各種核反應爐的操作溫度範圍為 300-1000°C，而深部地熱井的溫度高達 600°C。在這些場所，需要高度敏感、可靠且耐用的感測器，以確保應用的效率、維護和完整性。
感測器的發展
在先前的研究中，研究人員使用氮化鎵薄膜製作 piezoelectric 感壓感測器，用於惡劣環境應用。然而該感測器的感知能力在超過 350°C 的溫度下下降，儘管這比使用鉛鋯鈦化物（PZT）製成的感測器略高。研究人員認為，敏感度的降低是由於能帶間隔不夠寬引起的。為了測試假設，他們開發了一種使用鋁氮化物（AlN）的感測器。
研究人員發現，鋁氮化物及氮化鎵都具有獨特和優異的性質，非常適合在極端環境中使用的感測器。但他們驚喜地發現，鋁氮化物提供了更寬的能帶間隙和更高的溫度範圍。然而團隊必須處理有關高質量可靠薄膜的合成和制造方面的技術挑戰。
展望未來
現在研究人員已經成功展示了使用鋁氮化物的高溫壓電感測器的潛力，接下來他們將進行真實世界中惡劣的環境測試。團隊打算在核電站中使用此感測器以測量中子輻射和氫氣儲存，並進行高壓測試。感測器的靈活性為今後應用開發帶來了額外的優勢，例如在個人健康護理中穿戴式感測器的形式和精確感測的軟體機器人等方面。
我們可以把之前人們想象的科幻電影中操作於極端環境中使用的科技產品帶到了現實世界中，如今高溫感測器的研發將為不同方面的應用開發開啟大門，尤其是在保護人類安全和減少能源消耗等方面。
結論與建議
該研究結果給極端條件下的產業帶來了巨大優勢，高溫感測器的問世意味著我們可以更好地使用科技發展行業，提高生產力，保障人類安全。我們建議業界在選擇感測器時應該注重其操作在極端環境下的耐用性和可靠性，提高科技研究和應用的關注度和利用率，將科技優勢轉化為實際行動。
