半导体所开发出可穿戴气体传感器与实时显示系统

中国科学院半导体研究所超晶格国家重点实验室沈国珍课题组最近开发了一种新型的可穿戴气体传感器和微电容阵列驱动的实时显示系统。相关研究成果已发表在《纳米能源》杂志上。

平面微电容是柔性可穿戴电子设备的最佳电源装置。然而，单个电容器的电压窗口相对较小，并且其能量密度相对较低，这使得难以连续和不间断地为可穿戴设备供电。解决这个问题的最方便的方法是串联多个微电容器以形成阵列，从而为可穿戴集成系统的功能单元供电。到目前为止，许多不同类型的电容器阵列驱动的集成检测系统已经相继开发出来。然而，与光检测和压力传感器相比，气体传感器对目标气体的响应时间更长，相应的能量消耗更高，对能量装置的要求更高，并且增加了集成难度。因此，研究自驱动气体传感器集成系统具有重要意义。

该集成系统由基于电沉积聚吡咯电极材料的圆形电容器阵列、基于碳纳米管/聚苯胺材料的常温乙醇气体传感器和原位气体分析显示系统组成。组装后电容器的面积比电容为47.42mF/cm2，常温下气体传感器对乙醇气体的响应恢复时间分别为13s和4.5s。当气体进入传感器时，气体传感器两侧的电流将发生变化。电路板中的元件将收集这一变化并进行计算，并将其与预先存储的标准曲线进行比较，以获得气体的浓度值。然后，信号通过蓝牙传输到手机。然后手机APP将显示相应的气体浓度，并绘制实时I-t曲线，在个性化酒后驾驶测试等领域具有广阔的应用前景。