美國研究人員用3D打印制造一氧化碳探測器

來源：未知大陸

華盛頓大學和桑迪亞國家實驗室的一組研究人員3D打印了一個有效的一氧化碳探測器,。通過用打印的二氧化錫（SnO2）半導體催化劑裝飾還原型氧化石墨烯（rGO）傳感器介質,，該團隊能夠生產出一種在室溫下可快速響應的檢測器,。

制造傳感器

根據(jù)疾病預防控制中心（CDC）的數(shù)據(jù)，僅一氧化碳中毒在美國每年就造成至少430人死亡,，此外還有5萬人次因毒氣而去急診室,。由于缺乏氣味，一氧化碳幾乎無法檢測到,，這意味著它可能對人體健康構成嚴重威脅,。它通常是由于不完全燃燒而產生的，因此火焰的氧氣供應過低,，無法進行完全燃燒,。

盡管當今流行基于二氧化錫的一氧化碳檢測器,，但是這些設備的制造可能既昂貴又耗時。最重要的是,，通常必須將半導體材料加熱到高于400°C的溫度才能有效,。高溫要求意味著難以制造薄、緊湊和柔性的設備,。

二氧化錫-石墨烯納米墨水
研究人員開始使用改進的溶劑熱氣凝膠工藝,，用納米級的二氧化錫裝飾還原的氧化石墨烯片。將所得純化的氣凝膠再分散,，并用研缽研磨,。將其與最終溶劑混合以生產二氧化錫-石墨烯納米油墨。

為了制造傳感器,，團隊將銀電極噴墨打印在線寬在100微米范圍內的聚合物基板上。然后將二氧化錫-石墨烯納米墨水噴墨打印在銀電極的頂部以對其進行涂覆,。然后對整個結構進行熱處理,，以使其退火并進一步還原石墨烯，因此在室溫下將更有效,。

銀電極和二氧化錫-石墨烯納米油墨的噴墨打印

在對傳感器進行測試時,，研究小組成功地在氮氣中檢測到50ppm的一氧化碳。響應為15%,，響應時間為4.5s,，恢復時間為12s。據(jù)研究人員說,，結果表明,，打印的傳感器優(yōu)于之前在室溫下測試的其他傳感器。因此,，該團隊得出結論,，薄而靈活的一氧化碳傳感器可以通過可伸縮、低成本的協(xié)議進行3D打印,，這為AM快速增長的用途列表增加了另一個潛在的應用,。

這項研究的更多細節(jié)可以在題為“基于sno2 -石墨烯納米墨水的柔性一氧化碳傳感器的增材制造”的論文中找到。它是由Jialin Zuo, Sean Tavakoli, Deepakkrishna Mathavakrishnan, Taichong Ma, Matthew Lim, Brandon Rotondo, Peter Pauzauskie, Felippe Pavinatto和Devin MacKenzie合著,。

隨著3D打印功能的發(fā)展,，對3D打印傳感器的研究正變得越來越普遍。最近,，中國的一個研究人員小組3D打印了一種堅韌而導電的聚合物水凝膠,，以生產柔性可穿戴運動傳感器。傳感器的全面測試表明,，它們可以將物理壓力變化準確地轉換為敏感的電信號,。在韓國的其他地方,，研究人員3D打印了一組高度靈敏，可穿戴的生物傳感器,，能夠檢測到主動變化的身體應變信號,。