韓國材料科學(xué)研究所（KIMS）的研究團(tuán)隊開發(fā)出了世界上首個基于低溫合成溴化銅（CuBr）薄膜的高柔性、超高靈敏度氨傳感器。圖片來源：韓國材料科學(xué)研究所（KIMS）

一個研究團(tuán)隊成功開發(fā)出了世界上首個基于溴化銅（CuBr）薄膜的氨氣（NH3）氣體傳感器，該傳感器可通過簡單的溶液工藝在低溫下制備而成。相關(guān)研究成果已在線發(fā)表于《傳感器與執(zhí)行器 B：化學(xué)》雜志上。

這項突破性技術(shù)不僅賦予了傳感器柔性、超高靈敏度和高選擇性，還大幅降低了制造成本。

氨氣傳感器可檢測空氣中的氨氣，被應(yīng)用于室內(nèi)外環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)場所的有害氣體檢測以及疾病診斷等領(lǐng)域。該傳感器中使用的溴化銅（CuBr）薄膜在接觸氨氣時電阻會發(fā)生顯著變化，即便在氨氣濃度很低的情況下也能實現(xiàn)檢測。

在傳統(tǒng)方法中，制備傳感器所需的溴化銅（CuBr）薄膜需要在 500℃以上的高溫真空環(huán)境下進(jìn)行。這給將其應(yīng)用于對熱敏感的柔性基底帶來了挑戰(zhàn)，同時也導(dǎo)致了較高的生產(chǎn)成本。

為解決這一問題，由韓國材料科學(xué)研究所（KIMS）能源與環(huán)境材料研究部的尹鐘元博士、權(quán)正大博士和金永勛博士領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊，開發(fā)出了一種無需真空工藝、在低于 150℃的溫度下在基底上形成二維銅納米片的技術(shù)。

溴化銅（CuBr）薄膜合成過程示意圖。在基底上形成二維銅納米片，然后通過基于溶液的工藝合成溴化銅薄膜。圖片來源：韓國材料科學(xué)研究所（KIMS）

隨后，他們通過簡單的基于溶液的工藝合成了溴化銅薄膜。最終，他們成功地在塑料基底上制作出了氨氣傳感器。

這項研究通過基于低溫溶液的工藝，成功開發(fā)出了一種高靈敏度傳感器，能夠檢測低至百萬分之一（ppm）濃度的氨氣。這一突破顯著降低了制造成本，并在可穿戴傳感器和醫(yī)療診斷設(shè)備等方面具有潛在的應(yīng)用價值。

此外，經(jīng)過 1000 多次反復(fù)彎曲循環(huán)的實驗測試證實，該傳感器仍能保持高性能，并穩(wěn)定運行。

首席研究員尹鐘元博士表示：“通過這項研究開發(fā)的氨氣傳感器在拓展至柔性和可穿戴設(shè)備方面具有巨大潛力。從室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測到個人健康管理，它可應(yīng)用于廣泛的領(lǐng)域�！�

“特別是，我們預(yù)計可以將其附著在人體上，通過分析呼出的氣體，作為疾病診斷傳感器使用�！�

更多信息：Jin Juyoung 等人，《基于由二維銅納米片衍生的多孔溴化銅薄膜的低溫溶液處理柔性氨氣傳感器》，《傳感器與執(zhí)行器 B：化學(xué)》（2025 年）。DOI：10.1016/j.snb.2025.137567

由韓國科學(xué)技術(shù)研究院提供