【河北工大：研發(fā)柔性可拉伸、濕度阻隔功能的三維多孔石墨烯氣體傳感器】

近期，河北工業(yè)大學生命科學與健康工程學院楊麗副研究員研究成果“Moisture-resistant, stretchable NOX gas sensors based on laser-induced graphene for environmental monitoring and breath analysis"，被《Nature》（自然）旗下工程類期刊、儀器儀表領域頂刊《Microsystems & Nanoengineering》收錄。該研究工作在大氣環(huán)境下采用激光直寫技術一步制備了兼具柔性可拉伸、濕度阻隔功能的三維多孔石墨烯氣體傳感器，實現(xiàn)了室溫下氮氧化物氣體的高精度檢測。同時引入半透膜進行傳感器的封裝，提出了傳感器的防潮策略，實現(xiàn)了室外環(huán)境中二氧化氮氣體的高精度監(jiān)測，并采集健康人群與慢阻肺、哮喘患者呼吸樣氣，實現(xiàn)了慢阻肺、哮喘患者的有效篩選。

空氣污染和呼吸系統(tǒng)疾病的急劇增長，對于低成本與規(guī)模化制備柔性氣體傳感器提出更高的要求。氮氧化物氣體作為環(huán)境中典型的有毒氣體之一，過量的吸入會對人體造成傷害，另一方面一氧化氮(NO)作為氣道炎癥的重要疾病標志物，對于肺癌和呼吸系統(tǒng)等疾病的診斷和監(jiān)測具有重要意義，因此對于氮氧化物氣體進行長期實時監(jiān)測是十分必要的。

針對以上問題，課題組在大氣環(huán)境下采用激光直寫技術，成功研制出具有抗?jié)裥?、可拉伸性的激光誘導石墨烯NOX氣體傳感器。該傳感器以柔性高分子聚合物薄膜為基底、三維多孔石墨烯為電極和氣敏傳感材料、聚二甲基硅氧烷（PDMS）半透膜為封裝層。通過調整激光工藝參數(shù)（激光功率、像素密度和離焦距離）原位制備了不同形貌的多孔石墨烯（片狀、針葉狀、閉合玫瑰花瓣和塌陷孔狀），并進行氣敏性能分析，進行了多孔石墨烯氣體傳感器的性能調控，實現(xiàn)了室溫下高靈敏度、超低檢測限、快速響應/恢復的NOX氣體檢測。采用應變隔離策略，設計了蛇形可拉伸電極，使傳感器具備可拉伸性，易于穿戴于人體。進一步基于PDMS半透膜，實現(xiàn)了高濕度下的氣體檢測，成功用于一天中不同時間的室外空氣質量與慢性呼吸氣道疾病患者

來源：傳感器專家網(wǎng)