賓夕法尼亞州立大學(xué)的Huanyu Cheng教授團(tuán)隊(duì)主要從事各種納米材料和傳感器的設(shè)計(jì)與制造研究。

phys.org網(wǎng)站當(dāng)?shù)貢r(shí)間11月6日?qǐng)?bào)道，美國(guó)賓夕法尼亞州立大學(xué)工程科學(xué)與力學(xué)學(xué)院的Huanyu Cheng教授團(tuán)隊(duì)近期在《分析化學(xué)趨勢(shì)》雜志中發(fā)布了一篇關(guān)于氣體探測(cè)可伸縮傳感器的綜述論文。

Cheng等在文中表示：研究人員對(duì)納米材料和傳感器設(shè)計(jì)方法的新認(rèn)識(shí)或?qū)⑼苿?dòng)可伸縮氣體傳感器的開(kāi)發(fā)，使其更好地用于健康指標(biāo)和環(huán)境有毒氣體的監(jiān)測(cè)。

氣體傳感器可以通過(guò)監(jiān)測(cè)人類呼吸過(guò)程中的揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)協(xié)助提供更及時(shí)的醫(yī)療診斷，因?yàn)閂OCs可能與阿米巴痢疾、腸道細(xì)菌感染和癌癥的早期癥狀息息相關(guān)。

此前，傳感器只能監(jiān)測(cè)葡萄糖和pH值。然而，“皮膚產(chǎn)生的汗液和人類呼出的氣體中，大約有2600個(gè)生物標(biāo)記物?！盋heng說(shuō)，“它們能提供重要信息來(lái)幫助我們進(jìn)行疾病診斷?！?/p>

除此之外，傳感器還可以監(jiān)測(cè)環(huán)境中有毒氣體的危險(xiǎn)水平(例如：煤礦中的甲烷水平)。

然而，目前的氣體傳感器存在諸多缺陷。如果人體動(dòng)作明顯拉伸皮膚，傳感器會(huì)產(chǎn)生形變，進(jìn)而導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果失準(zhǔn)。而且，基于金屬氧化物的氣體傳感器的工作溫度很高，并不適宜人體穿戴。

為了制造更具“彈性”的可穿戴傳感器，Cheng等對(duì)其制造方法展開(kāi)了研究——其中最令他們感興趣的是直接集成激光誘導(dǎo)石墨烯(LIG)的新型平臺(tái)。LIG具有高多孔性，可以與碳基或金屬氧化物納米材料集成(這些材料對(duì)氣體高度敏感)。

Cheng等先用激光技術(shù)將LIG刻錄在薄膜上，并將其轉(zhuǎn)移到軟基板，再涂上導(dǎo)電金屬以降低電阻。這種混合金屬氧化物與LIG集成的氣體傳感平臺(tái)的工作溫度顯著低于舊版本氣體傳感器。

此外，Cheng團(tuán)隊(duì)還研究了復(fù)合材料的形狀對(duì)傳感器環(huán)境傳感性能的影響。

“盡管有多種納米材料已被應(yīng)用于可伸縮氣體傳感器，但仍有大量用于剛性氣體傳感器的氣敏納米材料尚未得到深入探索?！盋heng說(shuō)，“我們對(duì)這些新型納米材料非常感興趣，它們有望賦予新型可伸縮氣體傳感器獨(dú)特的選擇性、高靈敏度及快速響應(yīng)性，使其監(jiān)測(cè)范圍更寬泛。