河北工大：研发柔性可拉伸、湿度阻隔功能的三维多孔石墨烯气体传感器

【河北工大：研发柔性可拉伸、湿度阻隔功能的三维多孔石墨烯气体传感器】

近期，河北工业大学生命科学与健康工程学院杨丽副研究员最新研究成果“Moisture-resistant, stretchable NOX gas sensors based on laser-induced graphene for environmental monitoring and breath analysis”，被《Nature》（自然）旗下工程类期刊、仪器仪表领域顶刊《Microsystems & Nanoengineering》收录。该研究工作在大气环境下采用激光直写技术一步制备了兼具柔性可拉伸、湿度阻隔功能的三维多孔石墨烯气体传感器，实现了室温下氮氧化物气体的高精度检测。同时引入半透膜进行传感器的封装，提出了传感器的防潮策略，实现了室外环境中二氧化氮气体的高精度监测，并采集健康人群与慢阻肺、哮喘患者呼吸样气，实现了慢阻肺、哮喘患者的有效筛选。

全球空气污染和呼吸系统疾病的急剧增长，对于低成本与规模化制备柔性气体传感器提出更高的要求。氮氧化物气体作为环境中典型的有毒气体之一，过量的吸入会对人体造成伤害，另一方面一氧化氮(NO)作为气道炎症的重要疾病标志物，对于肺癌和呼吸系统等疾病的无创诊断和监测具有重要意义，因此对于氮氧化物气体进行长期实时监测是十分必要的。

针对以上问题，课题组在大气环境下采用激光直写技术，成功研制出具有抗湿性、可拉伸性的激光诱导石墨烯NOX气体传感器。该传感器以柔性高分子聚合物薄膜为基底、三维多孔石墨烯为电极和气敏传感材料、聚二甲基硅氧烷（PDMS）半透膜为封装层。通过调整激光工艺参数（激光功率、像素密度和离焦距离）原位制备了不同形貌的多孔石墨烯（片状、针叶状、闭合玫瑰花瓣和塌陷孔状），并进行气敏性能分析，进行了多孔石墨烯气体传感器的性能调控，实现了室温下高灵敏度、超低检测限、快速响应/恢复的NOX气体检测。采用应变隔离策略，设计了蛇形可拉伸电极，使传感器具备可拉伸性，易于穿戴于人体。进一步基于PDMS半透膜，实现了高湿度下的气体检测，成功用于一天中不同时间的室外空气质量与慢性呼吸气道疾病患者

来源：传感器专家网