Cnbeta 04月10日 15:10
韩国科学家研发出全球首个超灵敏柔性氨传感器
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韩国材料科学研究所(KIMS)成功研发出全球首款基于低温合成溴化铜薄膜的高柔性、超灵敏氨传感器。该传感器采用创新的低温溶液工艺制备,克服了传统高温真空工艺的限制,降低了制造成本,并使其能够应用于柔性基板。这种新型传感器具有高灵敏度、高选择性等优点,能够精确检测微量氨气,在环境监测、工业安全和医疗诊断等领域具有广泛应用前景,尤其是在可穿戴设备和疾病诊断方面展现出巨大潜力。

💨 研发背景:传统氨传感器制造需高温真空工艺,成本高且不适用于柔性基板。KIMS团队开发低温溶液工艺,解决了这一难题。

💡 技术创新:研究团队通过低于150°C的低温工艺在基板上形成二维铜纳米片,再通过溶液工艺合成溴化铜薄膜,实现了传感器的柔性化。

🔬 性能优势:新型氨传感器具有高灵敏度,可检测低至百万分之一(ppm)的氨浓度,且在1000多次弯曲循环测试中性能稳定。

🌍 应用前景:该传感器可广泛应用于室内空气质量监测、个人健康管理,甚至作为疾病诊断传感器,通过分析呼出气体进行健康监测。

韩国材料科学研究所 (KIMS) 利用低温合成溴化铜薄膜,开发出世界上第一种高度灵活、超灵敏的氨传感器技术。研究团队由尹钟元博士、权正大博士和金永勋博士领导,研发出全球首款采用溴化铜(CuBr)薄膜的氨气(NH₃)传感器。该传感器可通过简单的低温溶液工艺生产,标志着传感器技术的重大进步。

韩国材料科学研究所 (KIMS) 研究团队研发出全球首个基于低温合成溴化铜 (CuBr) 薄膜的高柔性超灵敏氨传感器。图片来源:韩国材料科学研究所 (KIMS)

新型溴化铜 (CuBr) 传感器具有诸多关键优势:灵活、高灵敏度、高选择性且制造成本低廉。氨传感器对于检测空气中的氨气至关重要,广泛应用于环境监测、工业安全和医疗诊断等诸多领域。溴化铜薄膜的电阻在氨气存在时会发生显著变化,使其能够高精度地检测出微量的氨气。

在传统方法中,形成传感器所需的溴化铜(CuBr)薄膜需要500℃以上的高温真空工艺。这给将其应用于易受热影响的柔性基板带来了挑战,并且导致生产成本高昂。

溴化铜(CuBr)薄膜合成工艺示意图。在基底上形成二维铜纳米片,然后采用基于溶液的工艺合成溴化铜薄膜。图片来源:韩国材料科学研究所(KIMS)

为了解决这个问题,研究团队开发了一种技术,可以在低于150°C的温度下在基板上形成二维铜纳米片,无需真空工艺。然后,他们通过一种简单的溶液工艺合成了溴化铜薄膜。最终,他们成功地在塑料基板上实现了氨气传感器。

这项研究成功开发出一种高灵敏度的传感器,能够使用基于低温溶液的工艺检测低至百万分之一 (ppm) 的氨浓度。这一突破大大降低了制造成本,并为可穿戴传感器和诊断医疗设备提供了潜在的应用。此外,涉及 1000 多次重复弯曲循环的实验测试证实,该传感器保持了高性能并具有稳定的功能。

首席研究员 Jongwon Yoon 博士表示:“通过这项研究开发的氨传感器具有巨大的潜力,可以扩展到柔性和可穿戴设备。它可以用于从室内空气质量监测到个人健康管理等广泛的应用领域。”他进一步强调:“特别是,我们希望它可以作为疾病诊断传感器,通过将其贴在人体上来分析呼出的气体。”

编译自/ScitechDaily

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