戴在轉(zhuǎn)向節(jié)上的柔性氣體傳感器的示例。圖片：賓夕法尼亞州立實(shí)驗(yàn)室

賓夕法尼亞州立大學(xué)，東北大學(xué)和中國五所大學(xué)的研究人員已經(jīng)開發(fā)并測試了一種可拉伸的可穿戴式氣體傳感器，用于環(huán)境傳感。

該傳感器將新開發(fā)的激光誘導(dǎo)石墨烯泡沫材料與獨(dú)特形式的二硫化鉬和氧化石墨烯還原納米復(fù)合材料結(jié)合在一起。研究人員對(duì)觀察氣體敏感的納米復(fù)合材料的不同形態(tài)或形狀如何影響該材料檢測非常低濃度的二氧化氮分子的敏感性很感興趣。為了改變形態(tài)，他們用非常細(xì)的鹽晶體包裝了一個(gè)容器。

二氧化氮是車輛排放的有毒氣體，低濃度會(huì)刺激肺部，高濃度會(huì)導(dǎo)致疾病和死亡。

當(dāng)研究人員向罐中添加二硫化鉬和還原的氧化石墨烯前體時(shí)，納米復(fù)合材料在鹽晶體之間的小空間中形成了結(jié)構(gòu)。他們用各種不同的鹽尺寸進(jìn)行了嘗試，并測試了傳統(tǒng)的叉指電極以及新開發(fā)的激光誘導(dǎo)石墨烯平臺(tái)的靈敏度。當(dāng)通過溶解在水中除去鹽時(shí)，研究人員確定最小的鹽晶體使最敏感的傳感器成為可能。

靈活的氣體傳感器，用于有害氣體。圖片：賓夕法尼亞州立實(shí)驗(yàn)室

工程科學(xué)與力學(xué)與材料科學(xué)與工程學(xué)助理教授Huanyu Larry Cheng說：“我們已經(jīng)完成了百萬分之一的測試，而且濃度更低，這可能是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的十倍�！� “與在潔凈室中需要高分辨率光刻的最佳傳統(tǒng)技術(shù)相比，這是一個(gè)相當(dāng)適度的復(fù)雜性。”

賓州州立大學(xué)的博士生Ning Yi和Han Li以及《今日材料物理》一書的合著者補(bǔ)充說：“本文研究了還原型氧化石墨烯/二硫化鉬復(fù)合材料的傳感性能。更重要的是，我們找到了一種方法來通過控制復(fù)合材料的形態(tài)和傳感器測試平臺(tái)的配置來提高氣體傳感器的靈敏度和信噪比，我們認(rèn)為可拉伸的二氧化氮?dú)怏w傳感器可能會(huì)在實(shí)時(shí)環(huán)境監(jiān)測或醫(yī)療行業(yè)�！�