金属氧化物半导体MEMS气体传感器研究进展

随着物联网的快速发展,各领域对气体监测的需求越来越大,基于先进微机电系统(Micro-electro-mechanical systems, MEMS)技术的金属氧化物半导体(Metal oxide semiconductor, MOS)气体传感器在过去几十年里取得了很大发展。MEMS微热板的多样化设计、MOSs纳米结构的多样化以及机器学习算法的出现为MEMS的传感性能以及智能传感系统的构建提供了很大助力。本文从MEMS气体传感器的分类、制备和应用以及传感器阵列的构建等方面综述了金属氧化物半导体MEMS气体传感器的最新研究进展,并对MEMS基气体传感器的发展前景进行了总结和展望。

电子鼻技术及其应用研究进展

电子鼻(Electronic nose,E-nose)技术作为一种有效的嗅觉模拟与气体识别的方法被广泛应用。电子鼻系统由气体传感器阵列组成,利用其交叉敏感性对气体进行检测。电子鼻系统利用机器学习算法,对气体进行定性定量分析。传统的机器学习算法在电子鼻系统中的应用已经成熟,如今深度学习算法也慢慢在电子鼻系统中应用。电子鼻系统具有选择性高、精密度好、反应快速、稳定性和延展性好的特点,被应用于包括有毒气体检测、空气质量管理、食品新鲜度和质量预测等方面。本文从气体传感器阵列的组成、信号采集与处理单元、模式识别算法的分类以及电子鼻系统在实际中的应用等方面综述了电子鼻系统气体识别的最新研究进展,最后对电子鼻系统气体识别目前所存在的问题以及发展前景进行了总结和展望。

基于人体呼气检测应用的气体传感器

人体呼气中挥发性有机物浓度的变化与某些疾病密切相关,通过分析人体呼气中的挥发性有机物来诊断疾病是一种无创非侵入性、操作方便的手段,近年来在疾病诊断和早期筛查方面的应用中受到越来越多的关注。目前检测呼气中挥发性有机物的设备主要有两类:质谱类分析仪器和气敏传感器。气敏传感器具有易集成、小型化、成本低、操作简单等优势,在未来大规模人群疾病的诊断和早期筛查中具有广阔的应用前景。本综述系统地阐述了气敏传感器的工作机制、传感器性能、不同敏感材料的应用现状和不同的气体传感器类型在人体呼气检测中的应用情况,同时介绍了与部分疾病存在关联的人体呼气中挥发性有机物的种类,之后对呼气采样手段和目前常用的数据处理方法也进行了简单介绍。最后指出了目前气体传感器技术在呼气检测方面存在的问题,并展望了气体传感器技术在人体呼气检测中的未来发展前景。

基于微结构的柔性压力传感器设计、制备及性能

随着科技的快速发展,电子皮肤和柔性可穿戴设备由于在人体运动、健康监测、智能机器人等领域具有重要应用而引起了人们广泛的关注。传统的基于贵金属或金属氧化物半导体的压力传感器成本高、柔韧性差,而新型的基于微结构的柔性压力传感器具有灵敏度高、应变范围宽、低成本、低功耗、响应速度快等优势,在电子皮肤和柔性可穿戴设备等方面发挥重要作用,成为当前柔性电子材料与器件主要研究热点之一。本文系统总结了近年来颇受关注的基于金字塔形、微球形、微柱形、仿生结构、褶皱等不同柔性基底微结构和多孔导电聚合物材料的柔性压力传感器在材料选择、结构设计、制备方法、传感性能等方面取得的重要进展,并对柔性压力传感器的未来发展进行了展望。