先进碳基 NO₂ 传感器提升室内空气质量监测水平

科学家开发出一种高灵敏、高精度的二氧化氮（NO₂）传感器，在家庭、公共场所和工业环境中具有挽救生命的潜在应用。长期暴露于 NO₂——主要源自燃烧发动机和工业过程的主要空气污染物——会导致呼吸系统问题，对婴儿和哮喘患者尤为严重甚至危及生命。该气体传感器能以实惠便携的物联网设备形式，准确读取局部环境 NO₂ 浓度，并能与智能手机及应用同步。

目前在十亿分之一（ppb）级别监测 NO₂ 以防暴露，只能靠笨重昂贵的设备，因此极少部署。本研究目标是创造一种设备，既能检测 20 ppb 以下的 NO₂，又能在真实场景下运行，且便捷实惠、有望广泛普及。

突破源于团队开发的基于激光沉积碳气凝胶（LDCA）的 NO₂ 感应层，发现其对 NO₂ 具有极佳选择性，在碳纳米材料中独树一帜。通过可扩展、低成本的单步激光工艺，将薄、多孔、附着良好的 LDCA 薄膜沉积在电极上，再封装成各种器件结构实现持续空气监测。传感器灵敏度极高，15 分钟内可检测接近 10 ppb 的 NO₂，关键是能在室温下工作——甚至在潮湿环境中表现良好，这对许多传感器都是难题。

像窗户上的冷凝水，本开发中使用的碳等纳米材料表面几乎总有水层。通常这是负面因素，会干扰技术，但团队利用这层水选择性溶解 NO₂ 而非环境中常见的其他挥发物，反而成了优势。

潜在应用包括：婴儿卧室空气质量安全监测、规划最佳步行/骑行路线和时段避开高污染、房地产经纪为购房者提供房屋及周边 NO₂ 水平信息。数据还可汇入国家或全球污染监测数据库，推动空气质量改善行动。

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