中科院半导体研究所开发新型可穿戴气体传感器与实时显示系统

中国科学院半导体研究所超晶格国家重点实验室沈国震课题组近日开发了一种新型的由微电容阵列驱动的可穿戴气体传感器与实时显示系统。相关研究成果已发表于《纳米能源》。

平面微型电容器是柔性可穿戴电子设备的最佳的供能器件。但是单个的电容器电压窗口较小，能量密度较低，很难连续不间断地为可穿戴器件供能。解决这个问题最便捷的方式是将多个微型电容器串联形成阵列为可穿戴集成系统的功能单元供电。到目前为止，已经有许多不同类型的电容器阵列驱动的集成探测系统相继被开发出来，但是与光探测、压力传感器相比，气体传感器对目标气体的响应时间长，相应的能耗更大，对能源器件的要求更高，加大了集成的难度。因此，对自驱动气体传感器这一集成系统的研究具有重要的意义。

该集成系统由基于电沉积聚吡咯电极材料的圆形电容器阵列、基于碳纳米管/聚苯胺材料的常温乙醇气体传感器和原位气体分析与显示系统组成。所组装的电容器的面积比电容为47.42mF/cm2，气体传感器在常温下对乙醇气体的响应回复时间分别为13s和4.5s。当有气体进入传感器中时，气体传感器两边的电流会发生变化，电路板中元件会采集这个变化并进行计算，与预先存储的标准曲线进行比较从而得出气体的浓度值，再经蓝牙把信号传输到手机，随即手机APP上会显示出对应的气体浓度并绘制出实时的I-t曲线，在个性化酒驾测试等领域都具有广泛的应用前景。