美国研究人员用3D打印制造一氧化碳探测器

来源：未知大陆

华盛顿大学和桑迪亚国家实验室的一组研究人员3D打印了一个有效的一氧化碳探测器。通过用打印的二氧化锡（SnO2）半导体催化剂装饰还原型氧化石墨烯（rGO）传感器介质，该团队能够生产出一种在室温下可快速响应的检测器。

制造传感器

根据疾病预防控制中心（CDC）的数据，仅一氧化碳中毒在美国每年就造成至少430人死亡，此外还有5万人次因毒气而去急诊室。由于缺乏气味，一氧化碳几乎无法检测到，这意味着它可能对人体健康构成严重威胁。它通常是由于不完全燃烧而产生的，因此火焰的氧气供应过低，无法进行完全燃烧。

尽管当今流行基于二氧化锡的一氧化碳检测器，但是这些设备的制造可能既昂贵又耗时。最重要的是，通常必须将半导体材料加热到高于400°C的温度才能有效。高温要求意味着难以制造薄、紧凑和柔性的设备。

二氧化锡-石墨烯纳米墨水
研究人员开始使用改进的溶剂热气凝胶工艺，用纳米级的二氧化锡装饰还原的氧化石墨烯片。将所得纯化的气凝胶再分散，并用研钵研磨。将其与最终溶剂混合以生产二氧化锡-石墨烯纳米油墨。

为了制造传感器，团队将银电极喷墨打印在线宽在100微米范围内的聚合物基板上。然后将二氧化锡-石墨烯纳米墨水喷墨打印在银电极的顶部以对其进行涂覆。然后对整个结构进行热处理，以使其退火并进一步还原石墨烯，因此在室温下将更有效。

银电极和二氧化锡-石墨烯纳米油墨的喷墨打印

在对传感器进行测试时，研究小组成功地在氮气中检测到50ppm的一氧化碳。响应为15%，响应时间为4.5s，恢复时间为12s。据研究人员说，结果表明，打印的传感器优于之前在室温下测试的其他传感器。因此，该团队得出结论，薄而灵活的一氧化碳传感器可以通过可伸缩、低成本的协议进行3D打印，这为AM快速增长的用途列表增加了另一个潜在的应用。

这项研究的更多细节可以在题为“基于sno2 -石墨烯纳米墨水的柔性一氧化碳传感器的增材制造”的论文中找到。它是由Jialin Zuo, Sean Tavakoli, Deepakkrishna Mathavakrishnan, Taichong Ma, Matthew Lim, Brandon Rotondo, Peter Pauzauskie, Felippe Pavinatto和Devin MacKenzie合著。

随着3D打印功能的发展，对3D打印传感器的研究正变得越来越普遍。最近，中国的一个研究人员小组3D打印了一种坚韧而导电的聚合物水凝胶，以生产柔性可穿戴运动传感器。传感器的全面测试表明，它们可以将物理压力变化准确地转换为敏感的电信号。在韩国的其他地方，研究人员3D打印了一组高度灵敏，可穿戴的生物传感器，能够检测到主动变化的身体应变信号。