Credit:李阳等，ACS应用材料与界面(2022)。DOI: 10.1021/acsami.2c02061研究人员表示，新开发的可应用于皮肤和衣服的柔性、多孔和高灵敏度二氧化氮传感器在医疗保健、环境健康监测和军事用途方面具有潜在的应用价值。在宾夕法尼亚州立大学工程科学和力学助理教授玉环·拉里·程的带领下，研究人员在ACS应用材料和界面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，则监测来自呼吸的二氧化氮，如果附着在身体的其他地方，则监测来自汗液的二氧化氮。与采集血样不同，直接皮肤附着允许对气体进行连续、长期的监测。
程解释说，虽然存在类似的传感器，但新设计的一个关键区别是透气性。
“气体传感器常用的基底材料是柔性的，但不是多孔的，”他说。皮肤表面水分的积累可能会导致皮肤表面的刺激或损伤。我们需要确保该设备可以是多孔的，以便水分可以通过传感器，而不会在表面积累。”
研究人员使用一种被称为激光直写的制造方法制造了这种新的传感器。
“激光直写类似于增材制造，因为它易于安装，成本低，而且激光可以广泛使用，”程说。“这一过程相对稳健、快速，可以扩大到大规模生产。”
程和他的团队将一种称为嵌段共聚物的材料与树脂相结合，使激光写入传感器具有所需的透气性。
“嵌段共聚物集成超出了我们一直使用的材料，所以我们探索将基底材料从典型的薄膜扩展到几乎任何东西，”程说。"这可以给我们透气性和孔径的可调性."
程说，这种传感器可以监测慢性阻塞性肺病等疾病，二氧化氮可以导致或加重这些疾病。他还指出，虽然这些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，确定葡萄糖水平以监测糖尿病，或识别工业或战斗环境中的危险。
“传感器也可以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特定的日子避开特定的区域。”
本论文的其他作者有李阳、季华东、孟垂舟、、郑、薛晨、牛光宇、闫嘉义、和，均来自中国河北工业大学；和北京航空航天大学的李抒航。
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