新材料让智能手机在几秒钟内检测出有毒气体

研究人员开发了一种新的低成本传感材料，可以集成在电子电路中，使智能手机能够在几秒钟内检测有毒气体。

日本国立材料科学研究所和麻省理工学院(MIT)的研究人员开发了这种化学传感材料，当暴露在有毒气体中时，其电导率会急剧增加。他们将传感材料集成到近场通信(NFC)标签的电子电路中，该标签嵌入智能卡中，比如用于通过火车票闸机的智能卡。这项技术使智能手机能够快速（在五秒钟内）检测出低浓度（百万分之十）的有毒气体。

当今社会的人们面临着接触来自自然来源的有毒气体（如火山气体）、泄漏事故或潜在恐怖主义行为的风险。为了最大限度地减少有毒气体的有害影响，简便、快速地检测有毒气体的方法是至关重要的。

研究人员说，目前可用的有毒气体传感器昂贵、体积大、重量重、难以操作，将它们设置在许多公共场所（例如地铁）或让人们随身携带是不现实的。他们开发了一种低成本的化学传感材料，由一组碳纳米管（CNTs）内包裹着超分子聚合物--通过弱相互作用聚集在一起的单体簇组成。当它暴露在亲电性有毒气体中时，这种材料的电导率增加了3000倍。

碳纳米管本身是一种高导电材料，但当它们被作为绝缘体的超分子聚合物包裹时，它们就变成了不良导体。研究人员说，超分子聚合物的设计使得当分子中的弱结合位点暴露在有毒气体中时，这些位点被解离，导致包裹分子分解。结果，碳纳米管的原始高导电状态得以恢复，他们说。

电导率的变化程度与有毒气体的浓度和暴露于有毒气体的持续时间成正比，电导率的变化可以很容易地用商业上可用的电阻计来测量。研究人员说：“我们发明了一种有毒气体传感器，通过将化学传感材料集成到商用NFC标签中的电子电路中，可以在智能手机上读取其测量结果。”他们说：“用户可以通过将兼容NFC的智能手机放在嵌入传感器的NFC标签上，同时确保两个设备之间的通信完好无损，来轻松确定有毒气体的存在/不存在。”这项研究发表在《美国化学学会杂志》上。