据研究人员称，新开发的柔性、多孔和高灵敏度的二氧化氮传感器可应用于皮肤和服装，在医疗保健、环境健康监测和军事用途方面具有潜在应用。在宾夕法尼亚州立大学工程科学与力学助理教授Huanyu"Larry"Cheng的带领下，研究人员在ACSAppliedMaterialsandInterfaces上发表了他们的传感器设计(基于以前的模型)和结果。
传感器监测二氧化氮，如果附着在鼻子下方，则来自呼吸，如果附着在身体其他部位，则来自汗液。与采集血液样本不同，直接皮肤附件允许对气体进行连续、长期的监测。
Cheng解释说，虽然存在类似的传感器，但新设计的一个关键区别在于透气性。
“气体传感器常用的基板材料是柔性的，但不是多孔的，”他说。“皮肤表面的水分积累可能会导致皮肤表面的刺激或损伤。我们需要确保设备可以是多孔的，这样水分可以通过传感器而不会在表面积累。”
研究人员使用一种称为激光直写的制造方法制造了新的传感器。
“激光直写类似于增材制造，因为它易于设置且成本低，而且激光应用广泛，”Cheng说。“这个过程相对稳健、快速，可以扩大到大规模的制造生产。”
Cheng和他的团队将一种称为嵌段共聚物的材料与树脂相结合，以激光写入具有所需透气性的传感器。
“嵌段共聚物集成超出了我们一直使用的材料，因此我们探索将基板材料从典型的薄膜扩展到几乎任何东西，”Cheng说。“这可以为我们提供透气性和孔径的可调性。”
Cheng说，该传感器可以监测诸如慢性阻塞性肺病等疾病，二氧化氮会导致或恶化这些疾病。他还指出，虽然传感器是专门为检测二氧化氮而开发的，但它们可能会检测各种气体和生物标志物——例如，确定血糖水平以监测糖尿病，或识别工业或战斗环境中的危险。
“传感器也可用于监测环境中的气体，”他说。“例如，我们可以监测空气质量，并告知患者对汽车尾气过多的潜在担忧。然后，他们可以利用这些信息在某些日子避开某些区域。”
本文的其他作者是中国天津河北工业大学的LiYang、HuadongJi、ChuizhouMeng、GuanhaoZheng、XueChen、GuangyuNiu、JiayiYan、YeXue和ShijieGuo;北京航空航天大学的李宇航。