产品中心 应用方案 技术文摘质量保证产品选型 下载中心业内动态 选型帮助 品牌介绍 产品一览 联系我们

电话:010-84775646
当前位置:首页 >> 业内动态 >> 详细内容
简易变色传感器可快速识别有毒气体
来源:美国化学会 发表于 2025/8/28

这张色彩斑斓的贴片上,一个个小方格中含有二氧化硅纳米颗粒 —— 当接触有毒气体时,这些颗粒会发生颜色变化。图片来源:改编自《ACS 传感器》(2025 年),DOI:10.1021/acssensors.5c01026


并非所有有毒气体都有气味或颜色。但一块布满柔和马卡龙色小方格的微型传感装置,却能有效 “嗅出” 空气中的有害化学物质(如剧毒神经毒剂氯沙林),助力有毒气体检测。研究人员在《ACS 传感器》(ACS Sensors)期刊中报告称,这种基于纸张的传感阵列成本低廉且耐用,其彩色图案在接触有毒气体后会发生变化,可在几分钟内实现快速、准确的检测。

传统 “电子鼻” 的局限与新型方案

“电子鼻”(e-noses)是一类用于检测有害化学蒸汽的设备,但其电子元件成本较高,且在潮湿环境中难以实用。而 “光电鼻”(optoelectronic noses)或许能解决这些局限 —— 它用染料分子替代电子元件,这类染料分子与特定化学物质反应时会发生颜色变化。


维贾伊塔克(Vijay Tak)及其团队设计并测试了一款新型光电鼻:这是一个可检测并测量致命气体的传感阵列。阵列中的每个传感器都是一个微型纸方格,内部含有微米级二氧化硅颗粒,颗粒表面包裹着染料;当与特定分子或离子接触后,这些染料的颜色和浓度会发生改变。

传感阵列的制备过程

为验证概念可行性,塔克团队通过以下步骤制备传感器:首先将二氧化硅微米颗粒浸泡在 36 种不同的变色染料溶液中;待颗粒风干后,将其放入微孔板,在板上覆盖一张粘性试纸,随后翻转微孔板,使含染料的二氧化硅颗粒压印在试纸上,最终形成一个 12×3 的变色传感阵列。为给阵列提供结构支撑,研究人员还在试纸的粘性底面贴上了一张薄金属片。


五分钟暴露实验:展示压印式传感阵列(CSA)对浓度为 25ppm 的氯化氢(HCl)气体的响应。图片来源:《ACS 传感器》(2025 年),DOI:10.1021/acssensors.5c01026

性能测试与优势

为测试阵列的准确性,研究人员将其暴露在 12 种有毒气体中,每种气体设置两个浓度梯度。团队对比了气体暴露 5 分钟前后,方格颜色和浓度的变化照片,由此形成可识别气体种类与浓度的特征图案。


重复实验结果显示:该变色传感器对化学威胁类型的识别准确率达 99%,对气体样本浓度的检测准确率达 96%。此外,另一项验证实验证实,湿度环境不会影响该阵列的检测准确性。


据估算,每个传感阵列的制造成本仅需 20 美分(约合 1.4 元人民币)。研究人员表示,这种设计为现实环境中的环境监测提供了经济高效且可定制的方案。下一步,他们计划研发一款手持式光电鼻原型机,用于户外有害化学物质检测。


更多信息:


罗希特施里瓦斯(Rohit Shrivas)等,《通过自粘试纸与介孔变色二氧化硅微米颗粒集成,简易低成本制备压印式比色传感阵列用于光电鼻》,《ACS 传感器》(2025 年)。DOI:10.1021/acssensors.5c01026


期刊信息:《ACS 传感器》(ACS Sensors)


本文由美国化学会(American Chemical Society)提供


     如果本文收录的图片文字侵犯了您的权益,请及时与我们联系,我们将在24内核实删除,谢谢!
  产品查找
应用方案

加速计声波传感器微熔式力传感器Schaevitz RV工业称重传感器Shcaevitz LV板装表贴式压力传感器板载式压力传感器微熔式不锈钢隔离压力变送汽车碰撞专用加速度计

精品推荐
首页 | 企业简介 | 联系我们 | 常见问题 | 友情链接 | 网站导航 | copyright©2007-2010,sensorway.cn.All Rights Reserved.京ICP备07023885号