可穿戴双模传感器实现氨气可视化与电信号同步检测
2026-02-13 11:59
来源:Hanbat National University Industry
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氨气是全球产量第二大的化工产品,广泛应用于化肥、制冷剂、生物标记及下一代燃料等领域。然而,氨气具有较高毒性,可能导致呼吸道刺激、肺水肿等健康风险,因此在相关工业及环境中实现快速、可靠的氨气检测至关重要。拟议的NH 3 传感器是稳健的、选择性的和可重复的,使其在各种传感应用中具有前景。

长期以来,科学家开发了多种便携式及可穿戴氨气传感器。其中,基于导电聚合物或金属氧化物的化学电阻型传感器响应速度快,但稳定性和选择性有待提升;而基于显色反应的光学传感器抗湿度干扰能力强,但恢复时间较长。两类技术各有优势,也各有局限。

韩国韩巴大学电气工程系姜铉日教授团队提出一种双模可穿戴氨气传感器,将化学电阻检测与可视化显色反应集成于同一高透气性聚合物纳米纤维平台。该传感器可实现对氨气的定量电信号读取,同时提供即时色彩变化作为直观指示。研究成果发表于《先进纤维材料》期刊。

姜铉日教授说明了该技术的运行机制:“该器件具备良好柔性,并能够高效将氨气输送到基于溴甲酚绿的显色层与基于聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸盐)的化学电阻传感层之间。这一创新的双模设计使氨气检测更加可靠。”

研究表明,即便单个检测层失效,另一模式仍可独立完成检测,整体可靠性较高。在附着于人体皮肤及高湿度环境下,传感器仍可稳定运行。其潜在应用场景包括:氨气处理设施的人员安全监测、工业制冷与冷链环境、农业及畜牧业氨气暴露监控、呼气氨气无创健康筛查,以及以氨为燃料的新能源车辆系统。

姜铉日教授补充指出:“长期来看,这一传感平台还可拓展至环境监测及无创健康筛查等领域,氨气作为一种生物标志物,有望在疾病早期预警及日常预防护理中发挥作用。”

研究团队表示,该双模传感策略为开发适用于生物医学、环境监测及未来工业场景的高稳定性氨气传感器提供了可行路径。

出版详情:作者:Seokhun Kwon等人,标题:《鲁棒、可拉伸和柔韧的聚合物纳米纤维基可穿戴平台用于色度和化学电阻双模氨气传感》,发表于:《先进纤维材料》(2025)。期刊信息:《先进纤维材料》

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