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        新型可穿戴式氣體傳感器有望用于環(huán)境和健康監(jiān)測

        據(jù)賓夕法尼亞州立大學(xué)和東北大學(xué)的研究人員稱,一種用于環(huán)境和人類健康監(jiān)測的高度敏感、可穿戴的氣體傳感器可能很快就會(huì)在商業(yè)上獲得。

        該傳感器裝置是對現(xiàn)有可穿戴傳感器的改進(jìn),因?yàn)樗褂昧艘环N提高靈敏度的自加熱機(jī)制。它允許快速恢復(fù)和重用設(shè)備。這種類型的其他設(shè)計(jì)需要外部加熱器。此外,其他可穿戴傳感器需要在潔凈室條件下進(jìn)行昂貴和耗時(shí)的光刻工藝..

        手和手臂顯示傳感器應(yīng)用于內(nèi)部寫入與移動(dòng)電話大小的閱讀旁邊。

        人們喜歡使用納米材料進(jìn)行傳感,因?yàn)樗鼈兊拇蟊砻骟w積比使它們高度敏感。問題是納米材料不是我們可以輕易連接到電線來接收信號的東西,這就需要一種叫做交錯(cuò)電極的東西,就像你手上的數(shù)字。

        潘恩州工程科學(xué)與力學(xué)及材料科學(xué)與工程助理教授程煥宇

        程和他的團(tuán)隊(duì)使用激光來設(shè)計(jì)一種類似于石墨烯的高孔單線納米材料,用于檢測氣體、生物分子和未來化學(xué)物質(zhì)的傳感器。在設(shè)備平臺(tái)的非感應(yīng)部分,團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了一系列蛇紋線,它們用銀涂層。當(dāng)它們將電流施加到銀上時(shí),氣體傳感區(qū)域?qū)⒂捎诟蟮碾娮瓒植考訜幔瑥亩藢为?dú)加熱器的需求。蛇紋線允許設(shè)備拉伸,如彈簧,以適應(yīng)身體的彎曲,可穿戴傳感器。

        本工作中使用的納米材料是還原石墨烯氧化物和二硫化鉬,或兩者的組合;或由氧化鋅核心和氧化銅殼組成的金屬氧化物復(fù)合材料,代表兩類廣泛使用的氣體傳感器材料-低維和金屬氧化物納米材料。

        他說:“使用二氧化碳激光器,經(jīng)常在機(jī)器商店中發(fā)現(xiàn),我們可以很容易地在我們的平臺(tái)上制造多個(gè)傳感器?!拔覀冇?jì)劃有幾十到一百個(gè)傳感器,每個(gè)傳感器選擇一個(gè)不同的分子,就像一個(gè)電子鼻,在一個(gè)復(fù)雜的混合物中解碼多個(gè)成分。”

        據(jù)研究人員介紹,美國國防威脅降低局對這種可穿戴傳感器感興趣,以檢測可能損害神經(jīng)或肺部的化學(xué)和生物制劑。一家醫(yī)療器械公司也正在與該團(tuán)隊(duì)合作,擴(kuò)大用于病人健康監(jiān)測的生產(chǎn)規(guī)模,包括從人體中檢測氣體生物標(biāo)志物和對可能影響肺部的污染物進(jìn)行環(huán)境檢測。

        寧毅是陳家實(shí)驗(yàn)室的博士生,也是《材料化學(xué)A期刊》在網(wǎng)上發(fā)表論文的合著者。他說:“在這篇論文中,我們展示了我們可以檢測到車輛排放產(chǎn)生的二氧化氮。我們還可以檢測到二氧化硫,它和二氧化氮一起會(huì)導(dǎo)致酸雨。所有這些氣體都可能是工業(yè)安全的問題?!?/p>

        研究人員說,他們的下一步是創(chuàng)建高密度陣列,并嘗試一些想法來改善信號,使傳感器更有選擇性。這可能涉及使用機(jī)器學(xué)習(xí)來識(shí)別平臺(tái)上單個(gè)分子的不同信號。

        即將出版的《華爾街日報(bào)》的印刷版將刊登這篇帶有研究者頭像的論文的封底。論文中的其他作者“基于具有自加熱能力的可伸縮激光誘導(dǎo)石墨烯圖案的新型氣敏平臺(tái)”是客座科學(xué)家,也是第一作者李陽;程國群的博士生賈珠;東北大學(xué)助理教授洪麗珠和她的學(xué)生鄭成;彭國邦的化學(xué)工程系副教授、博士生新陽尹等。研究人員已經(jīng)申請了這項(xiàng)工作的臨時(shí)專利。

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