重点实验室非制式爆炸物薄膜传感器性能优化研究获进展

        近年来,基于一维纳米结构(如纳米线、纳米管)的化学电阻型传感器,因具有较高的检测灵敏度和较快的响应速度,成为爆炸物气氛检测的理想材料。根据一维纳米结构传感器敏感层结构的不同,可将其划分为薄膜基传感器和单根纳米结构基传感器。单根纳米结构基传感器具有体积小、检测灵敏度高、功耗低等优势,但其存在制备工艺复杂、稳定性低、重复性差等难题。薄膜基传感器制备工艺简单、稳定性高、重复性好,更容易大规模制备和产业化应用,但是由于一维纳米结构容易发生团聚,使得其比表面积大的优势得不到充分发挥,进而造成薄膜基传感器的检测灵敏度较低。因此,如何兼顾上述两种敏感层结构的优点,既简化制备工艺,提高稳定性,又保持检测灵敏度高和响应速度快,成为爆炸物气氛检测领域具有挑战的研究课题。

  新疆爆炸物安全科学重点实验室科研人员利用分级结构材料设计与传感材料表面态掺杂调控相结合的方案,成功制备了Mn2+掺杂的ZnS纳米线组成的海胆状分级结构,并且实现了对海胆状ZnS气敏性能的有效调控。基于该ZnS分级结构的薄膜传感器阵列,能够在不超过5秒的时间内实现对7种爆炸物气氛的高灵敏、识别检测。
  该研究不仅为薄膜传感器的性能优化做出了有益尝试,并且为涉爆分析物的识别检测以及金属硫化物在化学电阻型传感检测领域的应用提供了借鉴。
  相关研究成果发表在Scientific Reports上。该工作得到了国家自然科学基金、中科院“百人计划”等项目的资助。
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基于ZnS分级结构的传感器阵列识别检测爆炸物气氛示意图

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