Vì sao máy ngửi mùi lại có thể phân biệt mùi các chất khí?

Ngày nay, tại nhiều nhà khách, khách sạn và hành lang thường có lắp máy báo khói; khi có lửa cháy, máy lập tức phát tín hiệu báo động. Trong nhiều gia đình, người ta còn lắp máy báo mùi xăng hoặc khí hóa lỏng. Khi có rò rỉ khí cháy, dù mũi người chưa kịp cảm nhận, máy báo đã phát tín hiệu cảnh báo. Những thiết bị này giống như các máy điện tử biết ngửi mùi. Nhưng làm thế nào máy có thể phân biệt đâu là khói, đâu là xăng và các loại khí cháy khác?

Nguyên nhân là trong các thiết bị này có lắp dụng cụ có công năng ngửi, tức “lỗ mũi điện”, được tạo nên từ một loại vật liệu “điện trở nhạy cảm khí”. Ban đầu, người ta đưa các tạp chất vào các chất bán dẫn dạng gốm oxy hóa, khiến điện trở của chúng thay đổi theo thành phần chất khí xung quanh. Nếu dùng các chất bán dẫn này chế tạo đầu dò, người ta có thể dựa vào sự thay đổi điện trở để phát hiện các chất khí trong môi trường. Loại linh kiện này được gọi là “điện trở nhạy cảm với các chất khí”. Các điện trở chế tạo bằng thiếc oxit cũng như các oxit phức hợp khi gặp oxit cacbon hoặc khói thì điện trở suất thay đổi rất rõ rệt. Điện trở chế tạo bằng sắt oxit hoặc kẽm oxit lại nhạy cảm với butan, propan, là những thành phần chủ yếu trong khí hóa lỏng. Nhờ sự thay đổi điện trở suất, vật liệu chế tạo “điện trở nhạy cảm với các chất khí” có thể ngửi và phân biệt các chất khí trong môi trường xung quanh, kể cả những chất mũi người khó nhận ra. Ví dụ, nó có thể phân biệt hyđro, cacbon monoxit, amoniac, metan, etan, benzen và các hợp chất chứa flo...

Vật liệu nhạy cảm khí là một thành viên trong họ vật liệu nhạy cảm.

Ngoài vật liệu nhạy cảm khí, còn có các loại vật liệu nhạy cảm điện, nhạy cảm âm thanh, nhạy cảm ánh sáng, nhạy cảm từ, nhạy cảm độ ẩm... Nhờ những tính chất hóa học và vật lý khác nhau, các vật liệu này có thể nhạy cảm với điện, âm thanh, quang, từ, nhiệt... ở những mức độ khác nhau. Hiện nay, người ta thường dùng các vật liệu nhạy cảm mới có nguồn gốc từ gốm oxy hóa, vật liệu bán dẫn và màng hợp chất hữu cơ.

Ngày nay, vật liệu nhạy cảm được sử dụng rộng rãi trong kỹ thuật điều khiển tự động, kỹ thuật đo đạc và các bộ cảm biến. Nhờ các thiết bị này, các giác quan của con người như thính giác, thị giác, khứu giác, vị giác, xúc giác... được mở rộng phạm vi. Chúng đã được ứng dụng trong trị bệnh, trong đồ dùng gia đình, trong sản xuất, khoa học kỹ thuật và trở thành trợ thủ đắc lực của con người trong nhiều lĩnh vực.