凝胶坐传感器 十亿分之八浓度甲醛也难逃法眼，科学家开发出新型气凝胶传感器

十亿分之八浓度甲醛也难逃法眼，科学家开发出新型气凝胶传感器

IT之家 2 月 10 日消息，研究人员开发了一种由“冷冻烟雾（"frozen smoke）”制成的传感器，利用 AI 技术实时检测浓度低至十亿分之八的甲醛，远远超出了大多数室内空气质量传感器的灵敏度。

剑桥大学的研究人员开发了这一新型传感器，采用气凝胶多孔材料制成。通过精确设计气凝胶孔的形状，传感器能够在室温下检测甲醛浓度，研究成果发表在《Science Advances》杂志上。

剑桥石墨烯研究所的 Tawfique Hasan 教授表示：“甲醛等挥发性有机化合物即使在低浓度下，长时间接触也会导致严重的健康问题，但目前的传感器不具备这样的灵敏度。”

该论文的第一作者 Zhuo Chen 补充道：“我们希望开发一种体积小、功耗低、可以选择性检测低浓度甲醛的传感器。”

该传感器基于气凝胶技术，气凝胶超轻材料有时被称为“液体烟雾”，因为按体积计算，它们的 99% 以上是空气，气凝胶的开放结构使气体能够轻松地进出。通过精确设计孔的形状或形态，气凝胶可以充当高效的传感器。

剑桥研究人员与华威大学合作，优化了气凝胶的成分和结构，以提高其对甲醛的敏感性，使它们成为大约人类头发宽度三倍的细丝。

接着，研究人员对由石墨烯制成的糊剂进行了 3D 打印，然后将石墨烯糊剂冷冻干燥，从而在最终的气凝胶结构中形成孔洞。气凝胶还包含被称为量子点（quantum dots）的微小半导体。

论文介绍称，该传感器可在室温下对甲醛进行高灵敏度和实时识别。通过优化印刷结构的形态和掺杂，传感器仅消耗约 130 微瓦的功率，就实现了百万分之一甲醛的 15.23% 的创纪录高稳定响应和十亿分之 8.02 的超低浓度检测。在测量的动态响应快照的基础上，研究人员还开发了智能计算算法，以实现稳健而准确的实时检测。

IT之家注意到，华威大学的团队正在开发一种低成本的多传感器平台，该平台将整合这些新型气凝胶材料，并与 AI 算法相结合，检测不同的挥发性有机化合物。

科研人员研发出 可注射超凝胶超声传感器

一颗芝麻大小的传感器被注射到人体内后，就能及时、精确地把生理参数“告诉”医生。这是我国科研人员最新研发的可注射超凝胶超声传感器。相关研究成果日前以“面向颅内生理监测的可注射超声传感器”为题，发表在国际学术期刊《自然》上。

据介绍，这款传感器由华中科技大学集成电路学院、武汉光电国家研究中心臧剑锋教授团队和华中科技大学同济医学院附属协和医院姜晓兵教授团队联合研发。

论文通讯作者臧剑锋介绍，人体生理参数可以帮助医生进行疾病诊断、治疗和检测，如何安全、稳定获取人体内部精确的生理参数一直是医学领域关注的重点。目前，临床获取颅内压力、温度等数据的主要途径是将有线且不可降解的电子探针经手术方式植入体内。这种探针无法自行降解，需再次通过手术取出。

“我们发明的可注射超凝胶超声传感器只有芝麻那么大小，可被安全注射进颅内，通过外部超声探头实现无线监测颅内压力、温度等生理参数变化。”臧剑锋说，这种全新的传感器采用生物可降解聚合物材料，约1个月后就会在人体内自行降解，无需再次开刀取出，减轻了患者痛苦，降低了感染风险。

“未来，这种传感器还可应用于人体其他部位，有望为临床智能诊疗带来全新的技术范式。”臧剑锋介绍，与现有商业化有线监测设备相比，可注射超凝胶超声传感器在安全、能耗、无热效应等方面有明显优势。

□记者 侯文坤 武汉报道

来源： 经济参考报

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