現(xiàn)代社會人們的生活節(jié)奏加快，活動范圍卻變小了，大部分人的活動范圍主要集中在家里、辦公室和小汽車?yán)?。活動范圍的縮小，意味著單個(gè)空間內(nèi)待的時(shí)間變長。因此，人們對活動空間內(nèi)污染物的檢測能力和費(fèi)用將會越來越注重。
最近，一個(gè)由愛爾蘭科學(xué)基金會先進(jìn)材料和生物工程研究中心（AMBER）與都柏林圣三一大學(xué)（Trinity College Dublin）聯(lián)合研究的項(xiàng)目取得了最新的進(jìn)展。該項(xiàng)目的科學(xué)家通過高分辨率3D打印技術(shù)，利用新型材料制造出了一款微型變色氣體傳感器。
該款微型變色氣體傳感器采用微觀光學(xué)結(jié)構(gòu)，響應(yīng)式的檢測結(jié)果更加直觀，通過3D打印技術(shù)還能很好的降低成本。目前，該微型變色氣體傳感器的應(yīng)用范圍包括空氣中的溶劑蒸汽檢測和實(shí)時(shí)空氣質(zhì)量監(jiān)控。不過，通過與其它探測器、集成電路等電子器件進(jìn)行結(jié)合，可以極大的拓寬該微型變色氣體傳感器的應(yīng)用范圍，比如健康監(jiān)測、可穿戴設(shè)備、智能家居等。
利用3D打印技術(shù)制造的微型變色氣體傳感器
有趣的是，這項(xiàng)研究成果的靈感，竟然是來自孔雀開屏?？茖W(xué)家們最近才發(fā)現(xiàn)，孔雀開屏的絢麗多彩，并不是因?yàn)榭兹赣鹈嫌懈鞣N顏料，而是由于光的各種透射產(chǎn)生的。在孔雀翅膀的羽毛上，分布著很多個(gè)微小的物體，這些物體的尺寸非常小，小到只有零點(diǎn)零幾μm。
不光是孔雀，變色龍的變色邏輯也是同樣的方法?？茖W(xué)家正是從這些微小物體中獲得的靈感來研究新型材料?？茖W(xué)家通過激光直寫（DLW）技術(shù)，將激光聚集到非常小的一個(gè)點(diǎn)上，在特殊的聚合物中建造一個(gè)微型的3D結(jié)構(gòu)，從而人工制造出了孔雀羽毛上的微小物體。
利用激光直寫技術(shù)構(gòu)建響應(yīng)式光子學(xué)結(jié)構(gòu)
整個(gè)研發(fā)過程肯定沒有文字描述的這么輕描淡寫。AMBER和Trinity College Dublin共組建了兩個(gè)研究小組，主要集中研究如何設(shè)計(jì)刺激響應(yīng)材料中的微型3D結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行建模和制造。在設(shè)計(jì)開發(fā)的過程中，科學(xué)家花了很多時(shí)間，測試了不同結(jié)構(gòu)的響應(yīng)，最終研發(fā)出了能夠?qū)穸取岫群凸庹兆龀鲰憫?yīng)的結(jié)構(gòu)。
目前的研發(fā)雖然已經(jīng)取得了重大進(jìn)展，但還沒有達(dá)到科學(xué)家們想要的水平?？茖W(xué)家們的最終目的是要復(fù)制出自然界中的偽裝和隱身系統(tǒng)，通過比孔雀羽毛上的微小物體還要小的反應(yīng)陣列，來檢測空氣中的大量化學(xué)成分信息。
這種微型變色氣體傳感器的應(yīng)用將會非常普遍?，F(xiàn)在，物理傳感器已經(jīng)廣泛應(yīng)用在我們的生活之中了，但價(jià)格低廉、適用范圍廣的化學(xué)傳感器卻仍是空白。因此，未來在光電子傳感器的基礎(chǔ)上，制造出成本低、靈敏度高、低能耗的氣體化學(xué)傳感器，將會衍生出大量的商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。
氣體傳感器雖然已經(jīng)不是一個(gè)新鮮物了，但是已經(jīng)出現(xiàn)的氣體傳感器的應(yīng)用范圍主要是局限在火災(zāi)煙霧報(bào)警，煤氣、天然氣泄漏監(jiān)測，濕度檢測、二氧化碳氧氣檢測和揮發(fā)性有機(jī)物監(jiān)測等方面，還有大量的應(yīng)用領(lǐng)域未能實(shí)現(xiàn)商用。因此，這種成本低廉、適用性廣的微型傳感器將會大量應(yīng)用到手機(jī)、汽車、只能家居和穿戴設(shè)備上。
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