香港科技大学研发用于智能家居的无线自供电气体传感器网络

现如今，随着物联网(IoT)和5G无线通信网络等通信平台的飞速发展，能够实时监测化学品安全和个人健康的智能气体传感器网络的构建已成为可能。然而，这一应用场景要求气体传感器具备包括小型化、低成本、超低功耗、卓越的灵敏度和高智能性等特性。

香港科技大学范智勇教授等人报道了一种自供电的集成纳米结构气体传感器(SINGOR)系统和无线连接的SINGOR网络。基于硅太阳电池，室温工作的SINGOR系统可由室内光驱动，其对氢气、甲醛、甲苯和丙酮具有超高的灵敏度，检测下限分别为10、2、1和1 ppb。每个SINGOR由一组纳米结构传感器组成，具有气体模式识别和分类的能力。作者通过将多个SINGOR系统无线连接成传感器网络，成功地展示了其可燃气体泄漏检测和报警功能。此外，该系统还能以高精度实现房间内的气体泄漏定位。该研究以题为“Wireless Self-Powered High-Performance Integrated Nanostructured-Gas-Sensor Network for Future Smart Homes”的论文发表在《ACS nano》上。

文章亮点：

(1)作者通过集成高性能气体传感模块、自供电的电源模块、用于数据处理的MCU和用于无线数据传输的蓝牙单元，成功开发了一种室内光驱动的SINGOR系统。通过与太阳能电池和锂离子电池集成，该系统即使在光强度相对较弱的室内也实现了自供电功能，非常适合室内环境监测。

(2)纳米结构的Pd / SnO 2 / AAO传感器具有高的表面积/体积比，可与气体分子进行有效的表面相互作用，这有助于在室温下实现高感测性能。所制造的传感器能以低功耗实现对H 2(10 ppb)、甲醛(2 ppb)、甲苯(1 ppb)和丙酮(1 ppb)的低检测极限。

(3)作者借助机器学习算法，使得传感器阵列具备气体分类功能，并构建了一个智能气体传感网络，成功展示了智能家居在气体泄漏报警和定位方面的应用。

这项研究有望推动纳米结构气体传感器网络在智能家居/建筑和未来智能城市等广泛应用领域的发展。