Pierwszy wysokotemperaturowy czujnik pola magnetycznego z grafenu
Innowacyjny czujnik pola magnetycznego testują naukowcy z Instytutu Technologii Materiałów Elektronicznych. Pionierskie rozwiązanie będzie działać w ekstremalnych temperaturach. Technologia może znaleźć zastosowanie w produkcji samochodów elektrycznych, urządzeń przemysłowych czy sprzęcie dla wojska. Źródłem sukcesu jest wykorzystanie grafenu. Tak zaawansowanych prac nie prowadził jeszcze nikt.
Od początku roku eksperci z Instytutu Technologii Materiałów Elektronicznych pracują nad innowacyjnym projektem czujnika pola magnetycznego. Pionierskie urządzenie wykorzysta opatentowaną technologię osadzania grafenu na węgliku krzemu.
- Jesteśmy jednym z liderów w zakresie produkcji grafenu najwyższej jakości. Nasz instytut od lat tworzy rozwiązania, które wykorzystywane są na całym świecie - mówi dr inż. Tymoteusz Ciuk z ITME.
Grafen, czyli siatka węgla o wyglądzie plastra miodu i grubości jednego atomu, jest już wykorzystywany m.in. w produkcji ekranów dotykowych czy ogniw fotowoltaicznych, ale jedynie ITME oferuje grafenowy czujnik pola magnetycznego.
Specjaliści z ITME wytworzoną na płytce z węglika krzemu (SiC) strukturę grafenu przycinają do odpowiedniej wielkości. Nakładają na nią metalowe elektrody, dodają materiał zabezpieczający i obudowę. By wykryć obecność pola magnetycznego, przez grafen puszczony zostaje prąd. Im silniejsze pole, tym napięcie w wykrywaczu jest większe zgodnie z tzw. efektem Halla. Urządzenia wykrywające w ten sposób pole magnetyczne nazywane są hallotronami.
Na rynku są dostępne czujniki wykorzystujące ten sam efekt, tylko budowane z krzemu, arsenku galu, arsenku indu czy antymonku indu, czyli półprzewodników. - My do ich budowy wykorzystujemy grafen osadzony na węgliku krzemu – wyjaśnia Tymoteusz Ciuk. Grafen jest dużo bardziej odporny na temperaturę. To czujnik, który można schłodzić w ciekłym azocie, czyli w temperaturze - 200 stopni Celsjusza. Można go też podgrzać do 500 stopni. Wciąż będzie działał.
Taki czujnik może znaleźć zastosowanie w automatyce przemysłowej, miernictwie, górnictwie, czy też w produkcji silników do samochodów elektrycznych. A także w wojsku, które oczekuje niezawodności swoich rozwiązań w skrajnie szerokim zakresie temperatur.
- Ale tak naprawdę nie znamy wszystkich możliwości naszego projektu. Nasza wiedza o zastosowaniu detektora zwiększa się z miesiąca na miesiąc. Być może odkryjemy takie zastosowanie czujnika, o którym dziś jeszcze nie wiemy – mówi dr Tymoteusz Ciuk.
Źródło: Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych
