東北大學、日本高等科學技術研究生院和大阪大學提出了一種新的「氣體檢測選擇性」方法,可以從混合氣體中識別和檢測目標氣體。

 目前,在半導體氣體感測器中,廣泛使用利用由於氣體吸附而導致的物質電阻變化的氣體識別方法。然而,由於混合氣體中相同類型的氣體之間會發生幹擾,因此存在無法詳細確定氣體類型的可能性。

 因此,研究小組重點關注對類似氣體做出反應時表現出異常感測反轉行為的物質。據稱,單斜晶二氧化釩(M1相)在相同溫度下增加其對氨的電阻(向上響應行為),但降低其對其他類似氣體的電阻(向下響應行為)。基於這種完全相反的感測行為,可以確定混合氣體中是否存在氨。

 研究團隊透過第一原理計算發現,當二氧化釩吸附氨時,會形成“肖特基結”,透過改變二氧化釩和電極之間的接觸方式,電阻會增加。基於此計算,我們提出了「氣體檢測選擇性係數」來評估感測行為。

 應用這些發現,他發明了一種可同時檢測排便和排尿的尿布感測器,並提交了專利申請。傳統的尿布感測器只能檢測一種類型的排泄物,而新型尿布感測器除了能夠區分糞便和尿液之外,還利用二氧化釩對糞便和尿液中的氣體成分的不同氣體響應行為來即時檢測糞便和尿液。作為一款通知人們需要更換尿布的可穿戴設備,該公司表示,它將極大有利於需要護理的人的日常護理。

 透過這種方式,應用異常感測行為的「氣敏選擇性」的新定義有望有助於開發更完整的氣敏材料。

論文信息:[先進材料] 新型選擇性:行為定義的氣體感測目標

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