Разработка электронного носа — систем искусственного обоняния, способных распознавать не отдельные газы, а целостные запаховые профили — ведется в Физико-техническом институте им. А.Ф. Иоффе. О текущем состоянии проекта рассказал научный руководитель лаборатории двумерных материалов, кандидат физико-математических наук Максим Константинович Рабчинский.
В 2022 году после проведения конкурсных процедур в ФТИ им. А.Ф. Иоффе было получено бюджетное финансирование для создания молодежной Лаборатории двумерных материалов для устройств микроэлектроники. Коллектив лаборатории охватывает полный цикл работ: от синтеза производных графена и создания газочувствительных покрытий до разработки мультисенсорных чипов, измерительных блоков и алгоритмов распознавания на основе машинного обучения. Как пояснил М.К. Рабчинский, ключевое ноу-хау заключается в применении графеновых материалов, которые синтезируются непосредственно в лаборатории. Это позволяет тонко настраивать их газочувствительные характеристики и формировать на их основе мультисенсорные чипы — основу будущих приборов. В отличие от традиционных газовых сенсоров, такие системы ориентированы на восприятие запаха как целостного образа, что открывает возможности для решения широкого круга задач: от контроля качества алкогольной и парфюмерной продукции до мониторинга утечек, промышленных выбросов и аварийных событий.
Сегодня технология проходит опытно-производственные испытания у ряда партнеров. Одно из направлений – диагностика утечек бытового газа. Совместно с техническим подрядчиком, предприятием «СерпРегионГаз», с конца прошлого года развивается проект по созданию системы, способной в жилых и производственных помещениях с высокой точностью регистрировать утечку газа или начавшееся возгорание. При этом, в отличие от стандартных решений, система осуществляет комплексный мониторинг состояния воздуха в целом: фиксирует не только метан, но и другие опасные химикаты, а также бытовые события — например, появление дыма от подгоревшей пищи, которая тоже может служить источником неприятных и даже опасных происшествий.
Другое важное направление — мониторинг атмосферного воздуха. В сотрудничестве с некоммерческой организацией АНО ИЦР «АирЛабРус» из Тольятти разрабатываются методы уличного контроля запаховых загрязнений. Проблема особенно остра для производственных городов, где частые выбросы создают неприятные запахи, вызывающие жалобы жителей. Проведенные эксперименты показали, что прибор способен не только фиксировать наличие таких запахов — на мобильной платформе или стационарных постах, — но и определять их источник.
«Мы можем анализировать не просто отдельные газы, а так называемый запаховый профиль. У любого предприятия, когда происходит выброс, есть свой специфический запах, — пояснил М.К. Рабчинский. — Обучая прибор регистрировать конкретно этот запах, мы можем не только зафиксировать его, но и сказать: вот это — с того предприятия, а это — с этого».
Среди других прикладных задач — контроль качества продукции. Электронный нос сравнивает запах реального образца с эталоном, что востребовано в алкогольной и парфюмерной индустрии для выявления контрафакта. Отдельно решается и обратная задача: регистрация запахов, которых быть не должно. Так, представители предприятия по производству наполнителей для мебели FOAMLINE (ФомЛайн) обратились к разработчикам с проблемой появления постороннего запаха у матрасов и мебели из-за нарушений технологических процессов. Система электронного носа, способная круглосуточно и количественно оценивать наличие или отсутствие запаха, могла бы заменить органолептический контроль человеком и автоматизировать отбраковку продукции. Работы в этом направлении уже ведутся.
Новость подготовлена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ
Источник изображения на странице: Freepik / rawpixel.com
