2024年2月10日消息，研究人員開發(fā)了一種由“冷凍煙霧（"frozen smoke）”制成的傳感器，利用AI技術(shù)實時檢測濃度低至十億分之八的甲醛，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了大多數(shù)室內(nèi)空氣質(zhì)量傳感器的靈敏度。

劍橋大學(xué)的研究人員開發(fā)了這一新型傳感器，采用氣凝膠多孔材料制成。通過精確設(shè)計氣凝膠孔的形狀，傳感器能夠在室溫下檢測甲醛濃度，研究成果發(fā)表在《Science Advances》雜志上。

劍橋石墨烯研究所的 Tawfique Hasan 教授表示：“甲醛等揮發(fā)性有機(jī)化合物即使在低濃度下，長時間接觸也會導(dǎo)致嚴(yán)重的健康問題，但目前的傳感器不具備這樣的靈敏度。”

該論文的第一作者Zhuo Chen補(bǔ)充道：“我們希望開發(fā)一種體積小、功耗低、可以選擇性檢測低濃度甲醛的傳感器。”

該傳感器基于氣凝膠技術(shù)，氣凝膠超輕材料有時被稱為“液體煙霧”，因為按體積計算，它們的99%以上是空氣，氣凝膠的開放結(jié)構(gòu)使氣體能夠輕松地進(jìn)出。通過精確設(shè)計孔的形狀或形態(tài)，氣凝膠可以充當(dāng)高效的傳感器。

劍橋研究人員與華威大學(xué)合作，優(yōu)化了氣凝膠的成分和結(jié)構(gòu)，以提高其對甲醛的敏感性，使它們成為大約人類頭發(fā)寬度三倍的細(xì)絲。

接著，研究人員對由石墨烯制成的糊劑進(jìn)行了3D打印，然后將石墨烯糊劑冷凍干燥，從而在最終的氣凝膠結(jié)構(gòu)中形成孔洞。氣凝膠還包含被稱為量子點（quantum dots）的微小半導(dǎo)體。

論文介紹稱，該傳感器可在室溫下對甲醛進(jìn)行高靈敏度和實時識別。通過優(yōu)化印刷結(jié)構(gòu)的形態(tài)和摻雜，傳感器僅消耗約130微瓦的功率，就實現(xiàn)了百萬分之一甲醛的15.23%的創(chuàng)紀(jì)錄高穩(wěn)定響應(yīng)和十億分之8.02的超低濃度檢測。在測量的動態(tài)響應(yīng)快照的基礎(chǔ)上，研究人員還開發(fā)了智能計算算法，以實現(xiàn)穩(wěn)健而準(zhǔn)確的實時檢測。

華威大學(xué)的團(tuán)隊正在開發(fā)一種低成本的多傳感器平臺，該平臺將整合這些新型氣凝膠材料，并與AI算法相結(jié)合，檢測不同的揮發(fā)性有機(jī)化合物。

來源：IT之家