賓夕法尼亞州立大學的Huanyu Cheng教授團隊主要從事各種納米材料和傳感器的設計與制造研究。

phys.org網(wǎng)站當?shù)貢r間11月6日報道，美國賓夕法尼亞州立大學工程科學與力學學院的Huanyu Cheng教授團隊近期在《分析化學趨勢》雜志中發(fā)布了一篇關于氣體探測可伸縮傳感器的綜述論文。

Cheng等在文中表示：研究人員對納米材料和傳感器設計方法的新認識或將推動可伸縮氣體傳感器的開發(fā)，使其更好地用于健康指標和環(huán)境有毒氣體的監(jiān)測。

氣體傳感器可以通過監(jiān)測人類呼吸過程中的揮發(fā)性有機化合物(VOCs)協(xié)助提供更及時的醫(yī)療診斷，因為VOCs可能與阿米巴痢疾、腸道細菌感染和癌癥的早期癥狀息息相關。

此前，傳感器只能監(jiān)測葡萄糖和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個生物標記物?！盋heng說，“它們能提供重要信息來幫助我們進行疾病診斷。”

除此之外，傳感器還可以監(jiān)測環(huán)境中有毒氣體的危險水平(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。如果人體動作明顯拉伸皮膚，傳感器會產(chǎn)生形變，進而導致測量結果失準。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等對其制造方法展開了研究——其中最令他們感興趣的是直接集成激光誘導石墨烯(LIG)的新型平臺。LIG具有高多孔性，可以與碳基或金屬氧化物納米材料集成(這些材料對氣體高度敏感)。

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

此外，Cheng團隊還研究了復合材料的形狀對傳感器環(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，“我們對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特的選擇性、高靈敏度及快速響應性，使其監(jiān)測范圍更寬泛。