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传感器与计算机、通信被称为信息系统的三大支柱,传感器技术的优劣成为衡量一个国家科技水平和是否处在国际战略竞争制高点的重要标志,是发达国家高度重视的核心基础技术。传感器产业已被国内外公认为是具有发展前途的高技术产业,其技术含量高、经济效益好、渗透力强、市场前景广等特点为世人所瞩目。

由中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员杨明辉带领的固体功能材料团队在先进气体传感材料的研发与先进气体传感器设计方面进行了系统的研究。通过对材料结构、形貌及组成的设计,开发出一系列高性能的气体传感材料,包括首次将金属氮氧化物异质结构材料应用于气体传感材料(Small, 2016, 12(23): 3128-3133)、首次合成纯相Sn3N4材料并应用于酒精传感(Chemistry of Materials, 2017, 29(3): 969-974) 及多种多壳层中空传感材料(ACS Applied Materials & Interfaces, 2018, 10(17): 15314-15321、Nanoscale, 2016, 8(36): 16349-16356等)。

团队在研发高性能传感材料的基础上,开发了多种类型气体传感器以满足不同应用环境,主要包括半导体型、电化学型、催化燃烧型及光学型气体传感器。团队目前已经采用先进的制造工艺,开发了低功耗、小尺寸、高性能的多种气体传感器。

基于研制的先进气体传感器件,固体功能材料团队正在积极研制多场景智能气体检/监测装备。“室内空气监测设备”面向室内典型的污染物进行监测,主要包括VOCs( 甲醛、苯系物)、颗粒物(PM2.5、PM10) 及臭氧等,实时获取室内空气质量状况,并及时反馈到空气净化装置。“空气质量微型监测站”面向室外空气污染物的监测,主要包括颗粒物(PM2.5、PM10)、NO、CO、SO2及O3。设备在城市中进行网格化布置,并通过无线网络将数据及时传回控制中心,实现对污染源迅速定位,促使人员快速赶赴现场排查原因,对其进行紧急处置,尽量将污染所产生的影响降到最低。

先进气体传感材料及传感器


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