仁川国立大学研究人员突破气体传感技术的极限

在过去的几个世纪里，世界日益工业化，为大众带来了各种技术和便利。然而，工业环境中的工人经常面临接触许多危险气体的风险，例如二氧化氮 (NO 2 )。吸入这种气体会导致严重的呼吸道疾病，如哮喘和支气管炎，并严重损害产业工人的健康。因此需要持续监测 NO 2水平以确保工作场所安全。

为了解决这个问题，已经使用不同的有机和无机材料开发了许多类型的选择性气体传感器。其中一些传感器，例如气相色谱传感器或电化学气体传感器，非常复杂，但价格昂贵且体积庞大。另一方面，基于半导体的电阻式和电容式传感器似乎是一种有前途的替代方案，有机半导体(OSC)气体传感器代表了一种低成本且灵活的选择。尽管如此，这些气体传感器仍然面临一些性能问题，包括传感器应用的灵敏度低和稳定性差。

在此背景下，仁川国立大学能源与化学工程系 Yeong Don Park 教授领导的韩国研究团队开始寻找创新策略，将 OSC NO 2 传感器技术提升到新的水平。他们的研究于 2023 年 8 月 15 日在线发布，并于 2023 年 10 月 1 日发表在《化学工程杂志》 第 473 卷上。该研究是与全北国立大学的研究人员(包括 Min Kim 教授)合作进行的。

为此，该团队提出了一种基于导电有机聚合物和钙钛矿纳米晶体组合的混合有机-无机气体传感器设计。他们将 CsPbBr 3钙钛矿融入导电聚合物基体中，以增强其气体传感性能，同时保持传感速度。他们进一步用两性离子聚合物配体修饰了钙钛矿纳米晶体的表面。一旦水合，这些配体极大地提高了传感器对NO 2气体分子的亲和力，从而改善了吸收。

进一步的实验表明，所提出的设计在对 NO 2的化学敏感性方面优于传统传感器。此外，由于钙钛矿纳米晶体的保护作用，他们的系统具有很强的抗氧化性。因此，它可以在环境条件下存放数周，展现出令人印象深刻的耐用性和更高的长期安装潜力。“我们的研究结果提出了一种基于各种材料复合材料的气体传感器开发和设计的新方法，以实现卓越的灵敏度和选择性，”Park 教授在讨论结果时强调道。

鉴于 OSC 可以设计得灵活、轻便，并且在批量生产时相对便宜，它们可以为气体传感器在各种情况下的广泛采用铺平道路。“除了工业场所等特定环境之外，OSC 气体传感器还可以让个人通过智能手表等常见设备轻松获取有关空气污染水平的信息， ”Park 教授解释道。他进一步补充道：“此外，这些传感器有潜力通过促进医疗状况的早期检测来推进诊断技术。因此，它不仅在工业安全方面具有潜力，而且在食品安全、化学物质监测和医疗诊断领域也具有潜力。”

希望气体传感技术不断发展，让有害化合物永远不会被忽视!

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