Fazel Yavari a développé un nouveau capteur pour détecter des quantités extrêmement faibles de gaz dangereux. Le doctorant du Rensselaer Polytechnic Institute a exploité la puissance du matériau le plus fin au monde, graphène, pour créer un appareil durable, pas cher à faire, et incroyablement sensible.

Étudiant au département de mécanique, Aérospatial, et Ingénierie Nucléaire chez Rensselaer, Le capteur de Yavari ouvre la porte à une nouvelle génération de détecteurs de gaz à l'usage des escouades anti-bombes, les agents de la défense et des forces de l'ordre, ainsi qu'en milieu industriel. Pour cette nouveauté, Yavari a été nommé lauréat du 30 $ 2012, 000 Prix étudiant Lemelson-MIT Rensselaer. Il fait partie des trois 2012 $30, 000 lauréats du prix des étudiants collégiaux Lemelson-MIT ont été annoncés aujourd'hui.

« Des solutions innovantes aux défis de demain nécessitent un certain type d'individu, prêt et disposé à prendre des risques calculés et à saisir des opportunités prometteuses. Ces architectes du changement font avancer l'état de l'art, et peut affecter les progrès à l'échelle mondiale, », a déclaré la présidente de Rensselaer, Shirley Ann Jackson. « Fazel Yavari, avec son exploitation créative du graphène pour créer un nouveau capteur de gaz prometteur, est un excellent exemple d'un tel architecte du changement. Nous le félicitons, et applaudir tous les gagnants et finalistes du Lemelson-MIT Collegiate Student Prize pour avoir innové de façon plus audacieuse, avenir meilleur.

Yavari est le sixième récipiendaire du prix étudiant Lemelson-MIT Rensselaer. Donné pour la première fois en 2007, le prix est décerné chaque année à un étudiant senior ou diplômé de Rensselaer qui a créé ou amélioré un produit ou un procédé, appliqué une technologie d'une manière nouvelle, repensé un système, ou fait preuve d'une inventivité remarquable par d'autres moyens.

« Les lauréats et finalistes du Lemelson-MIT Collegiate Student Prize de cette année du MIT, RPI, et l'UIUC contribuent à répondre au besoin d'innovation du pays. La passion de ces étudiants pour l'invention et leurs idées amélioreront la vie des gens à travers le monde, " déclare Joshua Schuler, directeur exécutif du programme Lemelson-MIT. "Nous applaudissons leurs réalisations qui inspireront sans aucun doute les futures générations d'inventeurs."

Détection de gaz alimentée au graphène

Avec son projet, intitulé « Détection à haute sensibilité des gaz dangereux à l'aide d'un réseau de mousse de graphène, « Yavari surmonte les lacunes qui ont empêché les détecteurs de gaz à base de nanostructures d'atteindre le marché.

La détection de traces de gaz dangereux présentes dans l'air est une considération critique de sécurité et de santé dans de nombreuses situations différentes, de la fabrication industrielle et du traitement chimique à la détection des bombes et à la surveillance environnementale. Les capteurs de gaz conventionnels sont soit trop encombrants et coûteux, ce qui limite leur utilisation dans de nombreuses applications, ou ils ne sont pas assez sensibles pour détecter des traces de gaz. Aussi, de nombreux capteurs commerciaux nécessitent des températures très élevées afin de détecter correctement les gaz, et à son tour nécessitent de grandes quantités d'énergie.

Les chercheurs ont longtemps cherché à tirer parti de la puissance des nanomatériaux pour la détection de gaz. Des nanostructures individuelles comme le graphène, une feuille d'atomes de carbone de l'épaisseur d'un atome disposée comme une clôture en grillage à l'échelle nanométrique, sont extrêmement sensibles aux changements chimiques. Cependant, créer un dispositif à base d'une seule nanostructure est coûteux, très complexe, et les dispositifs résultants sont extrêmement fragiles, sujet à l'échec, et offrent des lectures incohérentes.

Yavari a surmonté ces obstacles et créé un appareil qui combine la haute sensibilité d'un matériau nanostructuré avec la durabilité, bas prix, et la facilité d'utilisation d'un dispositif macroscopique. Son nouveau capteur de mousse de graphène, de la taille d'un timbre-poste et aussi épais que du feutre, fonctionne à température ambiante, est considérablement moins cher à fabriquer, et toujours très sensible aux infimes quantités de gaz. Le capteur fonctionne en lisant les changements de conductivité électrique de la mousse de graphène lorsqu'elle rencontre des particules de gaz et qu'elles adhèrent à la surface de la mousse. Un autre avantage de l'appareil de Yavari est sa capacité à éliminer rapidement et facilement ces produits chimiques collés en appliquant un petit courant électrique.

Le nouveau capteur de mousse de graphène a été conçu pour détecter les gaz ammoniac et dioxyde d'azote, mais peut également être configuré pour fonctionner avec d'autres gaz. La détection de l'ammoniac est importante car le gaz est couramment utilisé dans les processus industriels, et l'ammoniac est un sous-produit de plusieurs explosifs. Le dioxyde d'azote est également un sous-produit de plusieurs explosifs, ainsi qu'un polluant étroitement surveillé présent dans les gaz d'échappement de combustion et les émissions automobiles. Le capteur de Yavari peut détecter les deux gaz en quantités aussi petites que 0,5 partie par million à température ambiante.