【河北工大：研發(fā)柔性可拉伸、濕度阻隔功能的三維多孔石墨烯氣體傳感器】

近期，河北工業(yè)大學(xué)生命科學(xué)與健康工程學(xué)院楊麗副研究員研究成果“Moisture-resistant, stretchable NOX gas sensors based on laser-induced graphene for environmental monitoring and breath analysis"，被《Nature》（自然）旗下工程類(lèi)期刊、儀器儀表領(lǐng)域頂刊《Microsystems & Nanoengineering》收錄。該研究工作在大氣環(huán)境下采用激光直寫(xiě)技術(shù)一步制備了兼具柔性可拉伸、濕度阻隔功能的三維多孔石墨烯氣體傳感器，實(shí)現(xiàn)了室溫下氮氧化物氣體的高精度檢測(cè)。同時(shí)引入半透膜進(jìn)行傳感器的封裝，提出了傳感器的防潮策略，實(shí)現(xiàn)了室外環(huán)境中二氧化氮?dú)怏w的高精度監(jiān)測(cè)，并采集健康人群與慢阻肺、哮喘患者呼吸樣氣，實(shí)現(xiàn)了慢阻肺、哮喘患者的有效篩選。

空氣污染和呼吸系統(tǒng)疾病的急劇增長(zhǎng)，對(duì)于低成本與規(guī)模化制備柔性氣體傳感器提出更高的要求。氮氧化物氣體作為環(huán)境中典型的有毒氣體之一，過(guò)量的吸入會(huì)對(duì)人體造成傷害，另一方面一氧化氮(NO)作為氣道炎癥的重要疾病標(biāo)志物，對(duì)于肺癌和呼吸系統(tǒng)等疾病的診斷和監(jiān)測(cè)具有重要意義，因此對(duì)于氮氧化物氣體進(jìn)行長(zhǎng)期實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是十分必要的。

針對(duì)以上問(wèn)題，課題組在大氣環(huán)境下采用激光直寫(xiě)技術(shù)，成功研制出具有抗?jié)裥?、可拉伸性的激光誘導(dǎo)石墨烯NOX氣體傳感器。該傳感器以柔性高分子聚合物薄膜為基底、三維多孔石墨烯為電極和氣敏傳感材料、聚二甲基硅氧烷（PDMS）半透膜為封裝層。通過(guò)調(diào)整激光工藝參數(shù)（激光功率、像素密度和離焦距離）原位制備了不同形貌的多孔石墨烯（片狀、針葉狀、閉合玫瑰花瓣和塌陷孔狀），并進(jìn)行氣敏性能分析，進(jìn)行了多孔石墨烯氣體傳感器的性能調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了室溫下高靈敏度、超低檢測(cè)限、快速響應(yīng)/恢復(fù)的NOX氣體檢測(cè)。采用應(yīng)變隔離策略，設(shè)計(jì)了蛇形可拉伸電極，使傳感器具備可拉伸性，易于穿戴于人體。進(jìn)一步基于PDMS半透膜，實(shí)現(xiàn)了高濕度下的氣體檢測(cè)，成功用于一天中不同時(shí)間的室外空氣質(zhì)量與慢性呼吸氣道疾病患者

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