微小的柔性傳感器可以實時檢測有害氣體，而無需外部能源。
Jiyun Kim女士負責使用可持續2D打印技術製成的微型氣體傳感器。圖片來源：UNSW
UNSW悉尼科學家團隊開發了一種高度敏感的微型傳感器，能夠檢測到低水平的有毒氣體二氧化氮（否2）。
氣體傳感器具有廣泛的用途，特別是在健康和安全法規中，監測可燃，易燃和有毒氣體的存在。
該傳感器約為2厘米x 2厘米，厚度僅為0.4mm，有可能克服某些現有的氣體傳感器限制，包括其限制性尺寸，高成本和能耗。
這個新的原型是由Jiyun Kim女士，Tao Wan博士，Long Hu博士，Dewei Chu教授和UNSW的團隊開發的材料科學與工程學院，在新窗口中打開，對沒有的高靈敏度2並且可以在室溫下運行。
最近發表的最新研究高級科學，在新窗口中打開還概述了傳感器的關鍵組件是如何使用複雜的印刷技術可持續生產的。
Chu教授說：“這是令人興奮的，因為它不僅是出於科學的目的，而且還具有巨大的潛力，可以應用於實際用途。” “它的可持續性並表現出了出色的性能，這一事實使我們覺得我們有助於徹底改變可穿戴感應應用程序和大規模生產的氣體傳感器。”
氣體傳感器是用什麼？
氣體傳感器被廣泛用於不同的目的。最常見的是，它們用於健康和安全目的，例如檢測危險水平的有毒氣體，包括一氧化碳（CO）和NO2。否2在許多排放源的地區，包括繁忙的道路，工廠和發電廠，可能特別高。
Chu教授說：“其他氣體傳感器包括在汽車發動機中檢測氧氣水平的傳感器。” “這是因為您需要調整燃料和氧氣的比率以提高效率。
“它們也用於醫療機構，例如確定人們呼吸的組成。”
但是，這些現有傳感器存在一些局限性，包括尺寸和所需的高能量消耗，以及隨著時間的推移，傳感器的靈敏度和降解有限。
Chu教授說：“當前的氣體傳感器可能很複雜，這也意味著它們可能非常昂貴。” “例如，我們的雜物箱中的氧氣傳感器每個可能要花費$ 5000。”
為了應對這些挑戰，需要繼續研發以提高其準確性，可靠性和多功能性。因此，Chu教授和他的團隊著手創建一個輕巧，負擔得起的傳感器，以檢測2。
2D打印作為一種可持續生產技術
該團隊開始研究了一種著名的，有希望的化合物，該化合物以前由於其可持續性和生物相容性而被用於傳感應用：二硫化鉬（MOS）2）。
“我的研究小組一直在研究MOS的潛力2作為傳感設備已有八年多的時間。” Chu教授說。
“ MOS有兩個不同的亞組2，一種更具導電性的功能 - 意味著它可以更好地進行電力 - 而導電性較低。
“我們發現，將兩個亞組組合起來可以使其最佳的氣體傳感器化合物保持導電性 - 對這些傳感器至關重要 - 同時對外部氣體組成也很敏感。”
結合了MOS的兩個亞型後2，該團隊對可溶性化合物進行了其他幾次更改。 Chu教授說：“例如，我們還將氮添加到可溶性混合物中，以提高其敏感性。”
當沒有2分子刮擦表面，MOS2化合物具有吸收該分子的能力。 “捕獲否2分子，表面電阻會改變，然後我們可以在室溫下進行電導率的變化。”
這個迷你傳感器更獨特的是它是使用2D打印技術構建的。
Chu教授說：“ 2D打印技術類似於3D打印，除了它在非常細的表面上發生以最大程度地降低傳感器的生產成本。” “該過程涉及在平坦的表面上註入可溶材料的小結節。”
該團隊使用此2D打印來構建傳感器的兩個組件。 Chu教授說：“實際上，我們使用2D打印機打印了導電納米材料，這些材料充當我們的傳感器電極。” “然後我們打印傳感器材料本身，即MOS2我們在實驗室中開發的。”
有希望的初始結果
現有的商業氣體傳感器會遇到關鍵問題，這些問題由於其高能耗，準確性低，實時監測緩慢以及缺乏檢測痕量濃度的能力而限制其開發和各種應用。
Chu教授說：“市場上當前的氣體傳感器的原理是必須加熱，有時至300°C，否則無法檢測到。” “因為我們的設備可以在室溫下工作，所以它需要的能量要少得多。”
實驗室的測試發現他們的MOS2基於基於的傳感器的靈敏度為10ppm no2- 這意味著傳感器能夠成功檢測到10個NO的顆粒2在100萬氣體顆粒中。
而不是2自然存在於空氣中的數量很少，主要來源是人類活動，例如燃燒的煤炭，高水平的氣體對人類的生命構成了危險。濃度50-100ppm號2可能導致肺部受傷延遲，在新窗口中打開超過200ppm被認為是對生命的直接危險。
下一代燃氣技術
由於其微型尺寸和低能消耗，可穿戴設備具有廣泛的用途，尤其是在安全測量不同工作環境中的氣體濃度時。
“我們希望努力設計可穿戴的感應設備，以監視空氣質量，例如採礦地點或倉庫中的工業安全系統2可能特別高。” Chu教授說。
雖然這種發展代表了下一代氣體傳感器技術的重要一步，但Chu教授解釋說，仍有改進可以進行的改進，例如測試對其他氣體的敏感性，這反過來將擴大其潛在用途的範圍。
“我們獲得更廣泛的氣體的機會有限，例如揮發性有機化合物或其他有毒氣體，例如臭氧3或CO，由於安全問題。”他說。 “如果我們可以測試更廣泛的氣體來評估我們的傳感器如何在其他目標氣體方面工作，那就太好了。”
來源：UNSW
