中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所超晶格國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(qū)動(dòng)的可穿戴氣體傳感器與實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)。相關(guān)研究成果已發(fā)表于《納米能源》。

平面微型電容器是柔性可穿戴電子設(shè)備的最佳的供能器件。但是單個(gè)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(gè)問題最便捷的方式是將多個(gè)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(jīng)有許多不同類型的電容器陣列驅(qū)動(dòng)的集成探測系統(tǒng)相繼被開發(fā)出來，但是與光探測、壓力傳感器相比，氣體傳感器對目標(biāo)氣體的響應(yīng)時(shí)間長，相應(yīng)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(qū)動(dòng)氣體傳感器這一集成系統(tǒng)的研究具有重要的意義。

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?xì)怏w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?xì)怏w的響應(yīng)回復(fù)時(shí)間分別為13s和4.5s。當(dāng)有氣體進(jìn)入傳感器中時(shí)，氣體傳感器兩邊的電流會(huì)發(fā)生變化，電路板中元件會(huì)采集這個(gè)變化并進(jìn)行計(jì)算，與預(yù)先存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行比較從而得出氣體的濃度值，再經(jīng)藍(lán)牙把信號(hào)傳輸?shù)绞謾C(jī)，隨即手機(jī)APP上會(huì)顯示出對應(yīng)的氣體濃度并繪制出實(shí)時(shí)的I-t曲線，在個(gè)性化酒駕測試等領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用前景。