PFI-RP: A Development of zero-power optical sensor platform for the detection of toxic gases
PFI-RP:用于有毒气体检测的零功率光学传感器平台的开发
基本信息
- 批准号:2122421
- 负责人:
- 金额:$ 55万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2021
- 资助国家:美国
- 起止时间:2021-07-15 至 2025-06-30
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The broader impact/commercial potential of this Partnerships for Innovation – Research Partnerships (PFI-RP) project is to develop and refine the technology for an advanced sensor platform in the form of wearable or remote, zero-power sensors that save the lives of and avoid harm to firefighters, military personnel, and members of hazardous materials management (HAZMAT) teams. Exposure to harmful chemicals in the air that firefighters and other first responders breathe is a concern. The focus of the proposed activities is to advance technology development of optical text, image and dose × time sensors that detect toxic gases and vapors in the environment as well as monitor inhaled or exhaled vapors in disease treatment or disease progression. In addition to chlorine, phosgene, hydrazine, and aliphatic amines, the intrinsic capabilities of this sensor platform are expanded to metallic mercury, hydrogen cyanide, and oxides of nitrogen, all posing significant health risks and imminent danger to the professionals in the target markets. Furthermore, extended in-depth business and entrepreneurial training in collaboration with industrial partners will support market entry, strengthen commercialization efforts, create jobs, and facilitate an increasing economic footprint for toxic gas sensors. This project focuses on toxic gas and vapor sensors. This project describes the development of a chemical sensor platform technology that uses precisely engineered chemical functionalization of and chemical reactions at patterned nanoparticle surfaces controlling the alignment of nematic liquid crystals. Combined with the implementation of gas permeable, size-selective polymer gaskets, the proposed technology advances to a sensor platform for the simultaneous quantitative and qualitative detection of multiple toxic gases and vapors at parts per million and parts per trillion levels. In cooperation with industry partners, this technology development includes analytical testing of sensitivity and selectivity of as-prepared sensor prototypes as well as analysis of pain points, limitations of existing technologies, market potential, and key approaches to market introduction. Key technological hurdles further the development of a minimum viable sensor product that shortens of the response time and enhances the sensitivity and selectivity.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
这个创新研究伙伴关系(PFI-RP)项目的更广泛的影响/商业潜力是开发和完善先进传感器平台的技术,以可穿戴或远程零功率传感器的形式,拯救消防员,军事人员和危险材料管理(HAZMAT)团队成员的生命并避免伤害。消防员和其他急救人员呼吸的空气中的有害化学物质是一个令人担忧的问题。拟议活动的重点是推进光学文本、图像和剂量×时间传感器的技术开发,这些传感器用于检测环境中的有毒气体和蒸汽,以及监测疾病治疗或疾病进展中吸入或呼出的蒸汽。除了氯、光气、肼和脂肪胺之外,该传感器平台的固有能力还扩展到金属汞、氰化氢和氮氧化物,所有这些都对目标市场的专业人员构成重大健康风险和迫在眉睫的危险。此外,与工业合作伙伴合作开展的深入的商业和创业培训将支持市场进入,加强商业化努力,创造就业机会,并促进有毒气体传感器的经济足迹。该项目的重点是有毒气体和蒸汽传感器。该项目描述了一种化学传感器平台技术的开发,该技术使用精确设计的化学功能化和图案化纳米颗粒表面的化学反应来控制液晶的排列。结合气体可渗透的尺寸选择性聚合物垫圈的实施,所提出的技术发展到一个传感器平台,用于同时定量和定性检测百万分之一和万亿分之一水平的多种有毒气体和蒸汽。通过与行业合作伙伴的合作,这项技术开发包括对制备的传感器原型的灵敏度和选择性进行分析测试,以及对痛点、现有技术的局限性、市场潜力和市场引入的关键方法进行分析。关键的技术障碍进一步发展的最小可行的传感器产品,缩短响应时间,提高灵敏度和选择性。这个奖项反映了NSF的法定使命,并已被认为是值得通过评估使用基金会的知识价值和更广泛的影响审查标准的支持。
项目成果
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