2024年2月10日消息，研究人员开发了一种由“冷冻烟雾（"frozen smoke）”制成的传感器，利用AI技术实时检测浓度低至十亿分之八的甲醛，远远超出了大多数室内空气质量传感器的灵敏度。
剑桥大学的研究人员开发了这一新型传感器，采用气凝胶多孔材料制成。通过精确设计气凝胶孔的形状，传感器能够在室温下检测甲醛浓度，研究成果发表在《Science Advances》杂志上。
剑桥石墨烯研究所的 Tawfique Hasan 教授表示：“甲醛等挥发性有机化合物即使在低浓度下，长时间接触也会导致严重的健康问题，但目前的传感器不具备这样的灵敏度。”
该论文的第一作者Zhuo Chen补充道：“我们希望开发一种体积小、功耗低、可以选择性检测低浓度甲醛的传感器。”
该传感器基于气凝胶技术，气凝胶超轻材料有时被称为“液体烟雾”，因为按体积计算，它们的99%以上是空气，气凝胶的开放结构使气体能够轻松地进出。通过精确设计孔的形状或形态，气凝胶可以充当高效的传感器。
剑桥研究人员与华威大学合作，优化了气凝胶的成分和结构，以提高其对甲醛的敏感性，使它们成为大约人类头发宽度三倍的细丝。
接着，研究人员对由石墨烯制成的糊剂进行了3D打印，然后将石墨烯糊剂冷冻干燥，从而在最终的气凝胶结构中形成孔洞。气凝胶还包含被称为量子点（quantum dots）的微小半导体。
论文介绍称，该传感器可在室温下对甲醛进行高灵敏度和实时识别。通过优化印刷结构的形态和掺杂，传感器仅消耗约130微瓦的功率，就实现了百万分之一甲醛的15.23%的创纪录高稳定响应和十亿分之8.02的超低浓度检测。在测量的动态响应快照的基础上，研究人员还开发了智能计算算法，以实现稳健而准确的实时检测。
华威大学的团队正在开发一种低成本的多传感器平台，该平台将整合这些新型气凝胶材料，并与AI算法相结合，检测不同的挥发性有机化合物。
