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先进自加热可穿戴气体传感器实现精准健康环境监测

研究人员开发出一种可穿戴气体传感器,改进现有可穿戴传感器之处在于采用自加热机制增强灵敏度,实现快速恢复和重复使用。同类设备通常需要外部加热器。此外,其他可穿戴传感器需昂贵耗时的无尘室光刻工艺。

先进自加热可穿戴气体传感器实现精准健康环境监测

早期工作利用纳米材料感应,因其大表面体积比高灵敏度;但纳米材料无法接收信号,需指互数电极(如手指)。

研究者用激光刻蚀高孔隙单线纳米材料(类石墨烯)用于检测气体、生物分子,未来可检测化学物质。在器件非感应区域,制造镀银蛇形线。通电时,因气体感应区电阻显著更大而局部发热,省去独立加热器。

蛇形线使器件像弹簧一样伸缩,适应身体弯曲,适合可穿戴传感器。

使用的纳米材料包括还原氧化石墨烯、二硫化钼或两者组合,或氧化锌芯铜氧化物壳的金属氧化物复合材料,代表气体传感器常用的两大类——低维和金属氧化物纳米材料。用 CO₂ 激光可在平台上制备多个传感器。计划制备数十至上百个传感器,每个对不同分子选择性响应,如电子鼻解析复杂混合物多组分。

应用包括:检测损害神经或肺部的化学/生物制剂;患者健康监测(人体气态生物标志物检测);环境污染物检测(影响肺部)。

传感器可检测机动车尾气产生的二氧化氮,及与其共同导致酸雨的二氧化硫,涉及工业安全。

下一步:创建高密度阵列、提升信号、增强选择性,可能引入机器学习识别平台上单个分子的独特信号。

传感器

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