【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，資源與環(huán)境學(xué)院孫艷娟研究員和博士后王無在智能傳感領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。團(tuán)隊(duì)在實(shí)現(xiàn)高性能氣敏材料(ACS Nano, 2024, 18, 23205)突破的基礎(chǔ)上，成功研制出高選擇性氣體傳感微系統(tǒng)原型，相關(guān)成果發(fā)表在國際著名期刊《Angewandte Chemie International Edition》。該成果不僅解決了氣體傳感器在復(fù)雜環(huán)境中“識別難”的實(shí)際應(yīng)用瓶頸，為構(gòu)建“空天地”一體化生態(tài)環(huán)境感知網(wǎng)絡(luò)、豐富大氣遙感學(xué)科內(nèi)涵提供了重要支撐。孫艷娟、基礎(chǔ)與前沿研究院董帆教授為論文共同通訊作者，王無為論文第一作者，資源與環(huán)境學(xué)院為論文第一單位。
高性能傳感器是物聯(lián)網(wǎng)與環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的“神經(jīng)末梢”。長期以來，化學(xué)電阻式氣體傳感器因“選擇性差”、在復(fù)雜環(huán)境下易受干擾，難以滿足精準(zhǔn)監(jiān)測的實(shí)際需求，制約了其從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化的步伐。面對這一產(chǎn)業(yè)痛點(diǎn)，研究團(tuán)隊(duì)堅(jiān)定地向“器件化”與“系統(tǒng)集成”邁進(jìn)，提出了一種創(chuàng)新的“化學(xué)編碼”策略，通過精準(zhǔn)調(diào)控材料能級實(shí)現(xiàn)了對目標(biāo)氣體分子的“專屬識別”，從根本上攻克了傳感器“交互敏感”的痼疾。在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步開展了模組設(shè)計(jì)與系統(tǒng)集成工作，成功開發(fā)出氣體傳感微系統(tǒng)原型。該系統(tǒng)在多組分混合氣體及不同濕度環(huán)境的嚴(yán)苛測試中，均表現(xiàn)出優(yōu)異的抗干擾能力和穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)了從單一材料創(chuàng)新到功能器件研制的跨越。
依托自主研制的高性能傳感器件，團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了面向惡臭氣體(三乙胺檢測)和室內(nèi)空氣評估(甲醛檢測)的應(yīng)用示范系統(tǒng)。該系統(tǒng)憑借高靈敏度、低功耗和小型化的優(yōu)勢，為解決環(huán)境與健康領(lǐng)域的現(xiàn)場快速檢測(POCT)難題提供了高效解決方案。該項(xiàng)研究成果通過引入高選擇性化學(xué)感知技術(shù)，有效地彌補(bǔ)了傳統(tǒng)光學(xué)遙感在微量特定氣體成分(如惡臭氣體、特定污染物)近地面實(shí)時監(jiān)測方面的不足。團(tuán)隊(duì)研發(fā)的智能傳感微系統(tǒng)，未來可搭載于無人機(jī)、地面機(jī)器人等移動平臺，與衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)形成多源信息互補(bǔ)，構(gòu)建起“天上看、地上查”的立體化生態(tài)環(huán)境感知網(wǎng)絡(luò)。
團(tuán)隊(duì)的工程化應(yīng)用能力在權(quán)威賽事中得到了充分驗(yàn)證。由王無作為隊(duì)長，孫艷娟、董帆作為指導(dǎo)老師的團(tuán)隊(duì)，在第九屆中國(國際)傳感器創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽全國總決賽中，獲高校組創(chuàng)新設(shè)計(jì)類二等獎(項(xiàng)目名稱：無人機(jī)搭載臭氧傳感器高空巡航監(jiān)測系統(tǒng))，充分展現(xiàn)了學(xué)院在培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題及創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力方面的顯著成效。
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