新型石墨烯基纳米卷传感器可模仿狗鼻子检测气体
2018-03-15 12:37:29
近日，中国研究人员在最新一期《美国化学学会·纳米》杂志发表报告说，他们开发出可以模仿狗鼻子嗅觉功能的高质量石墨烯基纳米卷。
石墨烯是一种具有蜂窝状二维单原子层的单晶，是碳元素同素异形体的基本组成部分。理论上，石墨烯可以被认为是无限大的芳香族分子，拥有很多卓越的性能。而气体传感器是一种集成气体敏感材料的器件，通过敏感材料对气体分子的吸附，从而导致电学性能变化，最终获得气体浓度变化与电学性能变化之间的函数关系。
石墨烯作为新兴的纳米材料，近年来在气体传感器上得到了全面的发展。近期研究表明其具有工作温度低、功率消耗小、灵敏度高等特点。石墨烯传感器的主要作用原理是，石墨烯与气味和嗅觉接受神经相似，气体分子吸附在石墨烯表面，从而诱导石墨烯电导的改变。
2007年，曼彻斯特大学Novoselov研究小组首次用石墨烯制作了单分子检测气体传感器。随后Novoselov的工作让许多科学家认识到石墨烯在气体传感方面的应用潜力，很多课研究人员对石墨烯传感器做了更深入的研究，对其机理有了更全面的认识，并且提升了其性能。
中国的研究人员也对石墨烯进行了很多的研究活动。研究人员从狗鼻子中得到启发，狗鼻子中有数百万毛细管，表面积大，可帮助狗嗅出浓度极低的气味，研究人员就据此选择了表面积大、高温下稳定且耐用的石墨烯基纳米卷制作气敏传感器。
华南师范大学和北京航空航天大学等机构的研究人员使用非共价键超分子组装法，将一种名为“聚苯乙烯磺酸钠”的材料组装在石墨烯片层表面，然后通过定向控制冷冻干燥技术使石墨烯基片层随脱水过程产生卷曲，从而得到饱满的石墨烯基纳。除此之外，石墨烯基纳米卷的生产过程简单高效，有望大规模制备。
新型的石墨烯传感器生产过程简单高效，有望大规模制备。研究团队未来计划用这种材料开发气敏传感器，用于检测有毒气体，以及用于医学上的一氧化氮呼气检测器等设备。
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