柔性自驅動氣體感測與顯示系統研究獲進展
柔性可穿戴電子設備的飛速發展與商業化應用，加快了能源存儲器件的變革與升級。為了良好的匹配可穿戴電子器件，所使用的能源存儲器必須具備安全性高、體積小、壽命長、易集成化、功率密度高等特點。鑒於以上要求，平面微型電容器成為最佳的供能器件的選擇。但單個的電容器電壓窗口較小，能量密度較低，很難連續不間斷地為可穿戴器件供能。解決這個問題最便捷的方式是將多個微型電容器串聯形成陣列為可穿戴集成系統的功能單元供電。目前，已有許多不同類型的電容器陣列驅動的集成探測系統相繼被開發，例如集成光探測系統、集成壓力感測器系統等。除了壓力、光、熱等感測器，有機氣體感測器近年來在環境監測、工業現場與安防等領域發揮的作用越來越大，但與光探測、壓力感測器相比，氣體感測器對目標氣體的響應時間長，相應的能耗更大，對能源器件的要求更高，加大了集成的難度。因此，研究自驅動氣體感測器這一集成系統具有重要意義。
近日，中國科學院半導體研究所超晶格國家重點實驗室沈國震課題組開發了新型的由微電容陣列驅動的可穿戴氣體感測器與實時顯示系統。該集成系統由基於電沉積聚吡咯電極材料的圓形電容器陣列、基於碳納米管/聚苯胺材料的常溫乙醇氣體感測器和原位氣體分析與顯示系統組成。所組裝的電容器的面積比電容為47.42mF/cm2，氣體感測器在常溫下對乙醇氣體的響應回復時間分別為13s和4.5s。當有氣體進入感測器中時，氣體感測器兩邊的電流會發生變化，電路板中元件會採集這個變化並進行計算，與預先存儲的標準曲線進行比較從而得出氣體的濃度值，再經藍牙把信號傳輸到手機，隨即手機 APP 會顯示出對應的氣體濃度並繪製出實時的I-t曲線，在個性化酒駕測試等領域都具有廣泛的應用前景。
相關研究成果發表在Nano Energy上。研究工作得到了國家自然科學基金、北京市自然科學基金以及中科院前沿科學重點研究項目等的支持。
半導體所在柔性自驅動氣體感測與顯示系統研究中獲進展
來源：中國科學院半導體研究所
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