中國科學院半導體研究所超晶格國家重點實驗室沈國震課題組近日開發(fā)了一種新型的由微電容陣列驅動的可穿戴氣體傳感器與實時顯示系統(tǒng)。

　　柔性可穿戴電子設備的飛速發(fā)展與商業(yè)化應用加快了能源存儲器件的變革與升級。為了良好的匹配可穿戴電子器件，所使用的能源存儲器必須具備安全性高、體積小、壽命長、易集成化、功率密度高等特點。

　　鑒于上述要求，平面微型電容器成為最佳的供能器件的選擇。但是單個的電容器電壓窗口較小，能量密度較低，很難連續(xù)不間斷地為可穿戴器件供能。解決這個問題最便捷的方式是將多個微型電容器串聯(lián)形成陣列為可穿戴集成系統(tǒng)的功能單元供電。到目前為止，已經有許多不同類型的電容器陣列驅動的集成探測系統(tǒng)相繼被開發(fā)出來，例如集成光探測系統(tǒng)、集成壓力傳感器系統(tǒng)等等。除了壓力、光、熱等傳感器，有機氣體傳感器近年來在環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)現(xiàn)場與安防等領域發(fā)揮的作用越來越大，但是與光探測、壓力傳感器相比，氣體傳感器對目標氣體的響應時間長，相應的能耗更大，對能源器件的要求更高，加大了集成的難度。因此，對自驅動氣體傳感器這一集成系統(tǒng)的研究具有重要的意義。

　　中國科學院半導體研究所超晶格國家重點實驗室沈國震課題組近日開發(fā)了一種新型的由微電容陣列驅動的可穿戴氣體傳感器與實時顯示系統(tǒng)。該集成系統(tǒng)由基于電沉積聚吡咯電極材料的圓形電容器陣列、基于碳納米管/聚苯胺材料的常溫乙醇氣體傳感器和原位氣體分析與顯示系統(tǒng)組成。所組裝的電容器的面積比電容為47.42mF/cm2，氣體傳感器在常溫下對乙醇氣體的響應回復時間分別為13s和4.5s。當有氣體進入傳感器中時，氣體傳感器兩邊的電流會發(fā)生變化，電路板中元件會采集這個變化并進行計算，與預先存儲的標準曲線進行比較從而得出氣體的濃度值，再經藍牙把信號傳輸到手機，隨即手機APP上會顯示出對應的氣體濃度并繪制出實時的I-t曲線，在個性化酒駕測試等領域都具有廣泛的應用前景。

　　研究成果近期發(fā)表在Nano Energy （2017, 41, 261.）期刊上。工作得到了國家自然科學基金、北京市自然科學基金以及中國科學院前沿科學重點研究項目等項目的支持。

　　隨著科學技術的快速發(fā)展，傳感器在生物醫(yī)學檢測、智能機器人、柔性顯示、可穿戴設備等領域得到了廣泛的應用，這些領域往往需要傳感器具有可彎曲、可拉伸的特點，能夠滿足貼附在各種不規(guī)則的表面上的需求。中科院半導體所在柔性自驅動氣體傳感與顯示系統(tǒng)取得新進展，對我國傳感器行業(yè)也是一次不小的進步。