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賓夕法尼亞州立大學(xué)的研究人員說，對納米材料，傳感器設(shè)計和制造方法的新理解可以幫助發(fā)展可拉伸，可穿戴的氣體傳感器，該傳感器可監(jiān)測人體中的氣態(tài)生物標記以及暴露環(huán)境中的有毒氣體。

由環(huán)宇“拉里”誠，多蘿西Quiggle職業(yè)發(fā)展教授在工程科學(xué)與力學(xué)，研究小組的賓夕法尼亞州立大學(xué)部領(lǐng)導(dǎo)最近公布的氣體偵測拉伸的當前狀態(tài)的審查傳感器的發(fā)展趨勢分析化學(xué)。

氣體傳感技術(shù)的最新發(fā)展使得通過呼氣或皮膚排汗監(jiān)測代謝過程并檢測人類周圍環(huán)境中的有害或有毒氣體成為可能，從而檢測出人類體內(nèi)的氣態(tài)生物標志物。人體劇烈拉伸皮膚會導(dǎo)致傳感器退化或變形，使其無法準確檢測出氣體。為了制造出更具彈性的傳感器，Cheng及其團隊研究了適用于各種應(yīng)用的最有效的傳感器制造方法。

Cheng說：“隨著呼吸分析的最新發(fā)展，我們開始為開發(fā)具有更大應(yīng)用平臺的氣體傳感器建立動力�！�

Cheng表示，氣體傳感器可以通過檢測人呼吸中的揮發(fā)性有機化合物（VOC）來幫助提供更早的醫(yī)學(xué)診斷，這可能表明存在多種疾病，包括阿米巴痢疾，腸道細菌感染和癌癥。以前的傳感器只能監(jiān)視葡萄糖和pH值。

“從人的皮膚汗液和呼出氣中，我們有大約2,600種氣體形式的生物標志物，” Cheng說。“這為我們提供了重要的信息，我們可以在疾病診斷的開發(fā)中加以利用�！�

除了監(jiān)視這些生物標記外，傳感器還可以檢測可能存在于人類周圍環(huán)境中的危險水平的有毒氣體。例如，這些傳感器可以檢測煤礦中甲烷的危險水平，并潛在地監(jiān)控煤礦工人的健康和安全。

程說，當前的氣體傳感器具有與團隊正在研究的版本相似的特性，但是它們也存在缺陷。例如，基于金屬氧化物的氣體傳感器具有較高的工作溫度，因此它們太熱以至于無法佩戴。通過改善當前氣體傳感器的制造方式，Cheng說他計劃開發(fā)一種更可靠，更安全的氣體傳感器。

研究人員對一種新穎的平臺特別感興趣，該平臺可通過簡單的激光劃刻工藝直接集成激光誘導(dǎo)的石墨烯（LIG）。Cheng表示，這是開發(fā)更靈敏，更具選擇性的傳感器的經(jīng)濟有效方式，該傳感器能夠以超低水平快速檢測VOC和有害氣體。

LIG是高度多孔的，可以與對氣體高度敏感的碳基或金屬氧化物納米材料集成在一起。Cheng的平臺包括LIG激光，該LIG激光刻在薄膜上，然后轉(zhuǎn)移到軟基板上并涂以導(dǎo)電金屬以降低其電阻。由于通過這種方法產(chǎn)生的電阻減小，因此傳感器很容易引起自熱。與新型LIG氣體傳感平臺集成在一起的混合金屬氧化物使其可工作溫度大大低于以前的基于金屬氧化物的氣體傳感器。

Cheng和他的同事們還在研究包括可穿戴，可拉伸氣體傳感器在內(nèi)的復(fù)合材料的形狀如何影響其環(huán)境傳感性能。

Cheng說：“盡管各種各樣的納米材料已經(jīng)被用于可伸展的氣體傳感器，但是仍然有很多對氣體敏感的納米材料常用于剛性氣體傳感器，而在可伸展的氣體傳感器中卻沒有被探索�！� “我們對探索這些新型納米材料非常感興趣，以為新型可拉伸氣體傳感器提供獨特的選擇性，高靈敏度，快速響應(yīng)和寬檢測限�！�