韩国科学家研发出全球首个超灵敏柔性氨传感器

韩国材料科学研究所 (KIMS) 利用低温合成溴化铜薄膜，开发出世界上第一种高度灵活、超灵敏的氨传感器技术。研究团队由尹钟元博士、权正大博士和金永勋博士领导，研发出全球首款采用溴化铜（CuBr）薄膜的氨气（NH₃）传感器。该传感器可通过简单的低温溶液工艺生产，标志着传感器技术的重大进步。

韩国材料科学研究所 (KIMS) 研究团队研发出全球首个基于低温合成溴化铜 (CuBr) 薄膜的高柔性超灵敏氨传感器。图片来源：韩国材料科学研究所 (KIMS)

新型溴化铜 (CuBr) 传感器具有诸多关键优势：灵活、高灵敏度、高选择性且制造成本低廉。氨传感器对于检测空气中的氨气至关重要，广泛应用于环境监测、工业安全和医疗诊断等诸多领域。溴化铜薄膜的电阻在氨气存在时会发生显著变化，使其能够高精度地检测出微量的氨气。

在传统方法中，形成传感器所需的溴化铜（CuBr）薄膜需要500℃以上的高温真空工艺。这给将其应用于易受热影响的柔性基板带来了挑战，并且导致生产成本高昂。

溴化铜（CuBr）薄膜合成工艺示意图。在基底上形成二维铜纳米片，然后采用基于溶液的工艺合成溴化铜薄膜。图片来源：韩国材料科学研究所（KIMS）

为了解决这个问题，研究团队开发了一种技术，可以在低于150°C的温度下在基板上形成二维铜纳米片，无需真空工艺。然后，他们通过一种简单的溶液工艺合成了溴化铜薄膜。最终，他们成功地在塑料基板上实现了氨气传感器。

这项研究成功开发出一种高灵敏度的传感器，能够使用基于低温溶液的工艺检测低至百万分之一 (ppm) 的氨浓度。这一突破大大降低了制造成本，并为可穿戴传感器和诊断医疗设备提供了潜在的应用。此外，涉及 1000 多次重复弯曲循环的实验测试证实，该传感器保持了高性能并具有稳定的功能。

首席研究员 Jongwon Yoon 博士表示：“通过这项研究开发的氨传感器具有巨大的潜力，可以扩展到柔性和可穿戴设备。它可以用于从室内空气质量监测到个人健康管理等广泛的应用领域。”他进一步强调：“特别是，我们希望它可以作为疾病诊断传感器，通过将其贴在人体上来分析呼出的气体。”