多维力传感器

近日，中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室易建新副教授课题组提出一种化学电阻-电位型多变量传感器，实现了单一传感器对多种气体和火灾特征的三维探测和准确识别。相关成果以“A chemiresistive-potentiometric multivariate sensor for discriminative gas detection”为题发表在国际学术期刊《自然通讯》上（Nature Communications 14,2023, 3495）。低浓度气体的高灵敏探测和准确识别对于公共安全、环境保护、健康诊断和工业生产等诸多应用具有重要意义。相比于气相色谱和质谱等传统气相分析技术，气体传感器具有成本低、尺寸小、易集成和实时监测等优点，有利于大规模应用。但是，常规传感器仅输出单一信号，不能识别气体，因此探测准确性低，在实用中易受其它气体或环境湿度等干扰而引起误报或漏报。这一问题严重限制了气体传感器的应用。图1. 基于双敏感电极的化学电阻-电位型多变量气体传感器的原理和三维响应研究人员首先利用半导体氧化物电极在表面和界面上不同的响应机制，在同一电极上成功提取出化学电阻和电位两种不同原理的传感信号；进一步，采用钙钛矿型氧离子-电子混合导体氧化物取代贵金属铂电极，和常规的电子导电的敏感材料进行配对，获得了输出三个独立响应信号的双敏感电极传感器。得益于钙钛矿非常规的反向电位响应，传感器的气敏性能得到了显著提高，实现了2-乙基己醇、一氧化碳等多种危险和火灾特征气体的(亚)ppm级三维探测和准确识别，并展现出在火灾危险早期预警方面的应用潜力。图2. 多变量气体传感器在火灾早期预警中的应用这种兼具探测和识别功能的多变量气体传感器简单、高效、成本低，可适用于不同半导体材料电极和固体电解质基底，工作温度范围宽，并可进一步拓展获得更高维度的响应，为复杂环境中气体的高灵敏和准确探测提供了新思路。论文的第一作者为宋卫国研究员和易建新副教授共同指导的博士生张红，通讯作者为易建新副教授。研究得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费的资助。

p　　大气中超细颗粒物的检测首次有了低成本便携式利器。近日，北京大学物理学院肖云峰研究员和龚旗煌院士带领的课题组，成功制备了基于纳米光纤阵列的全光传感器，新传感器的单颗粒粒径分辨率首次达到10纳米。/pp　　颗粒物的高灵敏传感检测在环境监控、国家安全和生化研究等方面具有重要意义。基于光学方法的传感技术具有非物理接触、易于操作且灵敏度高等优势，故而传统光纤传感器已在高灵敏检测领域“大显身手”。/pp　　肖云峰对科技日报记者解释：“国际学术界研究表明，当光纤直径减小至光波长量级时，光纤外部产生显著的倏逝场(尺度约在百纳米量级)，其对周围环境的微弱变化极为敏感，因此，可利用颗粒物在倏逝场中的散射效应，实现对超细颗粒物的传感与尺寸分布测量。”/pp　　据肖云峰介绍，在新研究中，他们首先精确地计算了散射效率与散射体尺寸和光纤直径的关系，预测了纳米光纤传感器的最优几何尺寸和探测极限 随后进行了高灵敏度的纳米光纤阵列的设计和制备，并通过优化光纤模式，实现了单个标准聚苯乙烯纳米颗粒的传感和测量，粒径分辨率达10纳米。/pp　　课题组利用这一传感器对2015年和2016年北京冬季大气细颗粒物进行了持续监测，直接获得了百纳米尺度细颗粒物的粒径分布信息及实时演化图，以此数据为基础计算得到的细颗粒物质量浓度数据与官方公布的数据趋势符合良好，展示了此成果具有较高的应用价值。/pp　　龚旗煌院士说：“与其他传感器相比，纳米光纤型传感不仅精度高，且成本低、操作简单、便于携带，可快速精准地检测出大气中的超细颗粒物，有望为环境保护和雾霾形成机理研究提供一种新的工具。”/pp　　这项成果发表在重要光学期刊《光：科学与应用》上，研究得到了国家自然科学基金委、科技部等的支持。/p

吴海龙教授在第十一届全国化学传感器学术会议开幕式上的近期工作汇报化学传感器专业委员会主任委员、湖南大学吴海龙教授　　相关新闻：第十一届全国化学传感器学术会议成功召开　　尊敬的中国仪器仪表学会分析仪器分会副理事长兼秘书长刘长宽先生，尊敬的国家自然科学基金委庄乾坤主任，尊敬的俞汝勤院士、姚守拙院士，尊敬的各位嘉宾、各位代表，女士们、先生们：　　上午好!　　今天，由中国仪器仪表学会分析仪器分会化学传感器专业委员会主办，湖南大学、上海师范大学和江苏江分电分析仪器有限公司联合承办的2011年第十一届全国化学传感器学术会议，在湖南长沙胜利召开了。这是我国化学生物传感技术领域的又一次学术盛会，将为我国化学生物传感技术领域的科技人员和研究生们提供一个良好的交流学习平台和机会。首先，请允许我代表化学传感器专业委员会对于各位的光临，表示最诚挚的欢迎和衷心的感谢!　　各位知道，化学传感器专业委员会作为中国仪器仪表学会分析仪器学会下设的一个专业委员会，是于1984年4月提出申请，后经中国分析仪器学会批准正式成立的。然而，化学传感器专业委员会的历史却可追溯到上世纪七十年代末的全国离子选择性电极协作组。全国离子选择性电极协作组开展了卓有成效的学术交流等工作，包括组织召开了1979年第一届全国离子选择性电极学术交流会(后被认定为第一届全国化学传感器学术会议)。在老一辈科学家高鸿、高小霞及汪厚基先生的支持下，确定创刊“离子选择性电极通讯”，即后来的“化学传感器”杂志。1984年在扬州组织召开了第二届全国离子选择性电极学术交流会(后被认定为第二届全国化学传感器学术会议)，代表人数达到140，取得圆满成功。1985年5月，在上海师范大学举办了离子选择性电极国际学术讨论会，会议的组织者就是化学传感器专业委员会的老主任委员、名誉主任委员、我们今天第十一届全国化学传感器学术会议开幕式的主持人章宗穰先生。　　化学传感器专业委员会于1985年成立后，在各位委员的共同努力下，首先于1986年11月在四川成都召开了第三届全国化学传感器学术会议。高小霞先生到会并作大会报告。会议征集内容已包括化学传感器研制，理论研究，测量仪器研制和配用微机技术，数字模拟、数学方法及软件方法，以及在工业、农业、环境科学、生理医学、卫生防疫、水文地质、海洋气象、国防、基础科学研究等领域中的应用研究，还有生产技术经验和改进等。会议取得圆满成功。1988年9月，第四届全国化学传感器学术会议在湖南省大庸市即现在的张家界市举行，此会由湖南大学具体承办。当时出席会议的有来自全国92个单位的160名代表。中国仪器仪表学会分析仪器学会副理事长史久泰高级工程师和分析仪器学会化学传感器专业委员会名誉主任汪厚基教授出席了会议。会议录用论文187篇，其内容涉及化学传感器和离子选择电极各分支领域的发展趋势，各种新的化学传感器的研制，化学传感器的基础理论研究和在热力学研究等方面的应用，生物敏传感器和药物电极的研究，化学传感器在国民经济各个领域中的应用；微型计算机在研究与应用中的开发以及新型智能化测量仪器的研制等。可见，当时我国化学传感器研究已达到相当高的水平。　　此后，我们化学传感器专业委员会先后在 1991年的武汉(5)、1994年的太原(6)、1997年的上海(7)，2000年的长沙(8)、2005年的扬州(9)以及2008年的重庆(10)，召开了第五届到第十届全国化学传感器学术会议，均取得圆满成功。我们的系列学术会议几乎与起源于1983年在日本福冈召开的国际化学传感器系列会议同步，可谓反映见证了我国化学传感器研究领域的发展历程。回忆过去，我们今天更加深切怀念我国著名分析化学家高小霞先生、深切缅怀我国化学传感器领域先驱者汪厚基先生和殷晋尧先生、深切缅怀为我国化学传感器发展做出突出贡献的苏渝生先生等各位。　　2005年的扬州会议，成立了以中青年科技人员为主体的新一届化学传感器专业委员会，在2008年的重庆会议期间，对化学传感器专业委员会领导成员进行了个别调整。本届专业委员会先后组织了于重庆举行的第十届和此次于长沙举行的第十一届全国化学传感器会议。今天召开的第十一届全国化学传感器学术会议，收到了来自海内外的近200多位专家、学者及青年才俊的稿件，涉及化学生物传感技术各个领域的发展趋势和前沿动向，可谓盛况空前。此次会议的会务工作由湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室承担。我们衷心感谢各位的大力支持。　　本次大会共征集论文215篇，参会人员将超过350人(最后统计与会人数超420人)。非常值得一提的是本届大会参会人员老中青三代齐聚一堂，包括曾为我国化学传感器发展做出突出贡献的张国雄先生、丰达明先生、吴国梁先生、陆君涛先生、余瑞宝先生等，他们专程与会，我们表示热烈欢迎。同时大会还有江苏江分电分析仪器有限公司、天津兰力科化学电子高技术有限公司、天津德尚科技有限公司、深圳市凯特生物医疗电子科技有限公司、台湾Zensor R & D Co，Ltd 、岛津公司等多家分析仪器厂家和Springer公司、中国科学杂志社、仪器信息网等相关出版公司和媒体企业代表参加。他们不仅为会议提供了经费支持，更显示了企业界对传感技术研究开发的浓厚兴趣和积极参与的热情。本次大会可谓我国化学传感器领域的一次空前盛会，充分显示了多学科、多技术交叉的特色和向产业化推进的美好前景。　　这次大会学术气氛会非常浓厚。共安排11个大会报告、42个分会邀请报告、58个口头报告，还有100多篇论文以墙报形式进行交流。本次会议还将对以青年学者和研究生为主的优秀墙报论文作者进行奖励。评选工作将由专业委员会聘任的评选小组负责进行，也希望各位与会代表提出建议。　　依据学会章程，任期已满五年的本届化学传感器专业委员会和《化学传感器》刊物编委会成员都将换届。章宗穰、张国雄、金利通等多位专业委员会及编委会中的年长成员在会前多次提出了不再担任专业委员会和编委会工作的动议。希望由中青年同事承担起学会的全部工作。这一动议将在专业委员会和编委会委员的联席会议上进行讨论。与此同时，也将适当补充热心于学会工作的新成员。可以预期，经过调整和补充后的新一届学会和刊物领导成员的努力和全国同行的支持下，一定会将学会和刊物工作推向新的阶段。在此，我们也向离开学会及刊物工作的年长委员表示由衷的谢意和敬意,恭祝各位前辈健康长寿。　　会议期间，还将在单位申请的基础上，确定下一届学术会议的承办单位。欢迎有意承办的单位提出申请。　　10月的长沙，天气虽有些凉意，但山水洲城的美丽景色，一定会给各位与会代表留下深刻印象。我衷心希望各位，在这人文、自然和谐的氛围中，将大会开成一个交流学术思想、促进学术创新，增进学术友谊的会议。　　最后，预祝第十一届全国化学传感器学术会议圆满成功!谨祝各位在长沙身体健康、万事如意!　　谢谢大家!