(資料圖)

多變量氣體傳感器在火災(zāi)早期預(yù)警中的應(yīng)用。　中國科大 供圖

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)火災(zāi)科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室易建新副教授課題組近日在多維探測和識別的氣體傳感器方面取得進(jìn)展。相關(guān)成果發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》(Nature Communications)上。

據(jù)悉，研究人員提出了一種化學(xué)電阻-電位型多變量傳感器，實(shí)現(xiàn)了單一傳感器對多種氣體和火災(zāi)特征的三維探測和準(zhǔn)確識別。

低濃度氣體的高靈敏探測和準(zhǔn)確識別對于公共安全、環(huán)境保護(hù)、健康診斷和工業(yè)生產(chǎn)等諸多應(yīng)用具有重要意義。相比于氣相色譜和質(zhì)譜等傳統(tǒng)氣相分析技術(shù)，氣體傳感器具有成本低、尺寸小、易集成和實(shí)時(shí)監(jiān)測等優(yōu)點(diǎn)，有利于大規(guī)模應(yīng)用。

但是，常規(guī)傳感器僅輸出單一信號，不能識別氣體，因此探測準(zhǔn)確性低，在實(shí)用中易受其它氣體或環(huán)境濕度等干擾而引起誤報(bào)或漏報(bào)。這一問題嚴(yán)重限制了氣體傳感器的應(yīng)用。

研究人員首先利用半導(dǎo)體氧化物電極在表面和界面上不同的響應(yīng)機(jī)制，在同一電極上成功提取出化學(xué)電阻和電位兩種不同原理的傳感信號，并進(jìn)一步配對獲得了輸出三個(gè)獨(dú)立響應(yīng)信號的雙敏感電極傳感器。得益于鈣鈦礦非常規(guī)的反向電位響應(yīng)，傳感器的氣敏性能得到了顯著提高，實(shí)現(xiàn)了2-乙基己醇、一氧化碳等多種危險(xiǎn)和火災(zāi)特征氣體的(亞)ppm級三維探測和準(zhǔn)確識別，并展現(xiàn)出在火災(zāi)危險(xiǎn)早期預(yù)警方面的應(yīng)用潛力。

據(jù)介紹，這種兼具探測和識別功能的多變量氣體傳感器簡單、高效、成本低，可適用于不同半導(dǎo)體材料電極和固體電解質(zhì)基底，工作溫度范圍寬，并可進(jìn)一步拓展獲得更高維度的響應(yīng)，為復(fù)雜環(huán)境中氣體的高靈敏和準(zhǔn)確探測提供了新思路。

關(guān)鍵詞：