由于开发了一种新的空气传感器，可以使用光子学检测有毒和易爆的溶剂，因此化工厂将成为更安全的工作场所，从而减少受伤、慢性呼吸系统疾病甚至死亡的风险。

西班牙潘普洛纳的纳瓦拉大学的科学家与欧盟光子学创新中心ACTPHAST 4R合作开发了演示器，用于其突破性的光学传感技术，该技术可检测对吸入有害并具有高度爆炸性的致命化学物质。

目前，尚无用于执行挥发性有机化合物（VOC）的实时，自动检入燃料箱的技术，挥发性有机化合物（VOC）在室温下会迅速蒸发。目前，通常用于监视这些化学物质的技术使用的电子传感器需要加热超过150度。

化工厂工作人员在倒空盛有酒精、酮、醛、氯仿和二氯甲烷的巨型水箱时，必须确保没有残留任何蒸气或液体的痕迹。

工人不得不爬进这些巨大的坦克，不断受到来自摩擦或静电爆炸的威胁。

在ACTPHAST 4R（欧盟创新中心）的帮助下，欧盟创新中心专门支持整个欧洲学术界的研究人员将其突破性的科学概念推广到使用光子学的与工业相关的演示器中。纳瓦拉大学的研究团队成功地开发了用于他们的创新解决方案可在工业环境中安全地识别这些有毒和易爆的溶剂。

这种新的探测器使用光纤（通过互联网承载大量数据的电缆）来监测空气质量，而设备中没有电气或易燃组件。光纤传感解决方案被设计为禁止通电的危险场所的理想选择，并且可以很快为处理剧毒和爆炸性化学物质的化工厂员工创造更安全的工作条件。

全世界因化学相关事件而死亡的人数惊人地普遍，仅2017年全球媒体就报道了681 人死亡。过去一年中引人注目的化工厂爆炸包括德克萨斯州的内切斯港化工厂爆炸（2019年11月），拉卡诺尼亚爆炸（2020年1月）和马哈拉施特拉邦塔拉普尔的表面活性剂单元爆炸（2020年4月），仅举几例。

研究人员说，在准备好演示器的情况下，将需要进一步测试才能将其商业化。

该项目的首席研究员，纳瓦拉大学公众，电气，电子工程和通信系的CésarElosúaAguado博士说：

使用光纤进行VOC检测的空气传感器是一个重大的科学突破概念。它目前处于原型阶段，即“演示程序”阶段，但有可能进一步开发以用于工业应用。

“我们从ACTPHAST 4R获得的创新支持对于弥合创新中的“死亡谷”与TRL加速发展之间的差距至关重要。

“像我们这样的研究团队无法轻松获得其大学乃至我们地区内相关的尖端光子学专业知识和技术。创新中心ACTPHAST 4R对于开发跨境连接与我们所需要的专业知识至关重要。”

如果演示者成功，研究人员将研究商业化选择，例如许可或大学的分拆公司，以将其带入工作原型的下一个阶段，并最终进入完整的商业产品。

光与电

当今的电子传感器使用能够感应有毒化学物质但在运输化学溶剂方面并不安全的金属氧化物。暴露于VOC时，半导体金属氧化物会显示出电阻率的变化，并已被用于开发电子传感器多年，但在危险环境中使用会不安全且使用缓慢。

ElosúaAguado博士说：“我们希望建立有史以来最安全的化工厂，将工人的生活和福祉置于首位。这项技术可以进行即时，实时的监控，而不必等待几天的时间就可以将样品从实验室运回。”

新的传感器结合了以前从未考虑过的用于自动气体检测的多种不同平台，可检测覆层模式与敏感涂层之间的相互作用-当存在有毒物质时产生新信号。

“我们仍然使用金属氧化物，但我们的系统着眼于传感材料的折射率，而不是电导率的变化。

“传感器表面涂有氧化锌作为传感材料，当有害材料存在时会发生反应。”

ElosúaAguado博士说：“包层模式是光信号的一部分，被布拉格反射器“强迫”传播，而不是通过纤芯，而是通过包层，从而能够与周围的介质相互作用。

因此，传感器专门针对有毒物质进行了“调谐”，这意味着沿传感器捕获的唯一分子是那些危险气体。与气体的反应性（称为“选择性”）将取决于VOC分子的性质，例如极性。

“金属氧化物和VOC之间的反应机理是可逆的氧化还原化学反应。这些材料的选择性低，因此它们会与各种灵敏度不同的溶剂发生反应。因此，具有不同响应的传感器会结合起来，为每个VOC形成特定的模式。”

ElosúaAguado博士说：“传感器的响应将用于训练能够识别不同VOC样本的人工智能系统。”

ACTPHAST研究人员为了将他们的想法付诸实践，西班牙研究团队需要顶级光子学专家的支持，并可以使用专业技术平台和材料。ACTPHAST 4R是欧盟光电子学创新中心，专门研究尖端光子学技术的部署，使欧洲研究人员有机会通过“一站式服务”将其突破性的科学概念转变为与工业相关的演示者。

ElosúaAguado博士说：“ ACTPHAST 4R为开发传感器所需的光子学技术专家和尖端技术提供了快速访问渠道，并帮助为创新工作提供了大量资金。

“ ACTPHAST 4R为我们提供了开放的专业指导，以加速光子学的开发和部署，并为我们的应用提供了欧洲顶级的设施，也为我们未来的商业化计划提供了免费的商业指导技术。

“通过ACTPHAST 4R网站进行的申请过程也非常容易。我们建议通过光子学进行创新的任何研究人员使用ACTPHAST 4R。”