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具有自热功能的激光诱导石墨烯可穿戴式气体传感器

具有自热功能的可穿戴式气体传感器

可穿戴电子设备的最新发展引起了学术界和工业界的极大关注。由于可穿戴电子设备可以顺应并跟随皮肤的变形,因此它们能够捕获各种基本的机械,热,化学,电和生物信号,从而为未来的医疗监控应用展示了巨大的潜力。尽管对气体化合物的连续记录和分析在医疗保健中具有重要意义,但是用于可燃气体检测的可燃气体传感器的研究,环境空气质量监测,呼吸分析以及在危险气体环境中向个人提供警告信号的研究才刚刚开始。作为一个代表性的例子,二氧化氮(NO2)是化石燃料燃烧过程中最突出的有毒空气污染物之一。低浓度吸入可引起哮喘,支气管炎和肺气肿等症状。长期接触会导致心力衰竭和心律不齐。因此,对可穿戴式气体传感器的发展提出了越来越高的要求,以提供准确和连续的NO2记录。可穿戴式气体传感器还可以直接监测从人体释放的气味,以帮助告知健康状况。

与工业同类产品相比,可穿戴式气体传感器的开发需要解决其他挑战性要求,包括重量轻,外形小巧,工作温度低,能耗低以及各种皮肤变形时的机械强度。纳米材料由于其表面体积比显着提高,因此有望用于气体传感应用。但是,基于纳米材料的气体传感器通常需要使用叉指式电极和加热元件,以分别将传感器的电阻降低到可读水平并提高感应率。然而,IDE和单独的加热器的使用增加了制造复杂性。

具有自热功能的激光诱导石墨烯可穿戴式气体传感器

在此,具有自热功能的可穿戴式气体传感器-美国宾夕法尼亚州立大学-宁毅,制造了一种新型的可穿戴气体传感平台,该平台基于具有自加热功能的表面改性的激光诱导石墨烯(LIG)。在LIG的自热区中分散各种高度敏感和选择性的纳米材料会导致气体传感器阵列识别混合物中的各种气态成分。对LIG加热器的几何参数(即线宽范围为120μm至240μm),自热运行温度(20ºC-80ºC)和各种纳米材料(MoS2,ZnO,CuO)进行系统研究表明了它们对气体传感的影响性能。结合可拉伸的设计布局,可在20%的拉伸应变范围内提供机械坚固性,该气体传感器具有显着的响应,快速的响应/恢复过程,出色的选择性和超低检测限。

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