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Scientific Reports volume 13、記事番号: 7136 (2023) この記事を引用

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この論文では、Sn ドープ CuO ナノ構造に基づいた車載無線ドライバー呼気アルコール検出 (IDBAD) システムを開発しました。 提案されたシステムは、ドライバーの呼気中にエタノールの痕跡を検出すると、警報を発して車の始動を阻止し、また車の位置を携帯電話に送信することができる。 このシステムで使用されるセンサーは、Sn ドープ CuO ナノ構造に基づいて製造された両面マイクロヒーター一体型抵抗性エタノール ガス センサーです。 センシング材料として、未処理のおよび Sn ドープされた CuO ナノ構造が合成されました。 マイクロヒーターは、電圧を印加することで希望の温度が得られるように調整されています。 結果は、CuO ナノ構造に Sn をドーピングすることにより、センサーの性能が大幅に向上できることを示しました。 提案されたガスセンサーは、提案されたシステムなどの実際のアプリケーションでの使用に適した、優れた選択性とともに、高速応答、良好な再現性を備えています。

金属酸化物ガスセンサーと、MXene や金属カルコゲナイドなどの他の材料との複合体は、結果として生じる抵抗または電圧の変化を使用して、NO2、H2S、CO、C2H5OH、ベンゼン、トルエン、ホルムアルデヒドなどのさまざまなガスや蒸気を検出できます。対象ガスおよび蒸気への曝露の影響1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12。 この抵抗または電圧の変化は検出信号に変換され、必要に応じてアナログからデジタルに変換されて処理されます。 金属酸化物ガスセンサーは低価格で高性能であるため 2、13、14、15、16、17、さまざまな車両、スマート電子機器、呼気分析装置、さらにはモノのインターネット (IoT) 18 に統合することができます。 、19、20、21、22、23。 センサー出力データにアクセスするために、電圧などの送信された物理的変化を表示するには、データ通信が必要です。 この目的を達成するために、無線データ伝送により測定装置のサイズが縮小され、持ち運びが可能になります4,24。 近年、ガスセンサーベースのシステムでの無線通信プラットフォームの使用により、高速データ送信、リモートデバイス制御、望ましくないイベントの防止など、多くの機能が提供されています。 これに関連して、無線通信機能を備えた、高感度で信頼性が高く、低コストのガスセンサーの開発が重要です。 IoT は、相互接続されたデバイスのネットワークを構築し、デバイス間だけでなくオペレータにも情報を送信します13、25、26。

エタノール (C2H5OH) は、主に食品、石油化学、医療用途、燃料産業などのさまざまな産業で溶剤として使用されています。 アルコール飲料や消毒剤としても使用されています。 したがって、自動車工場、食品生産、原油ベースの製品などにおけるエタノールガスのセンシング技術を開発することが重要です27。 眠気、安全性の欠如、スピードの出し過ぎなど、交通事故につながる多くの要因と並んで、最も重要な要因の 1 つはドライバーによるアルコール乱用です28、29、30、31。 特に、金属酸化物ガスセンサーはエタノールガスの検出に使用できます32、33、34、35、36、37、38。 したがって、ドライバーの健康と注意力を確保するために、自動車ドライバーの呼気分析用に開発することができます39,40。

酸化銅 (CuO) は、コスト効率よく合成できる p 型材料であり、その優れた電気特性と長期安定性により、電子および生体適合性デバイスでの使用に魅力的な選択肢となっています 41。 これまで、エタノールの検出には、未処理または複合形態の CuO が使用されてきました 42、43、44、45。 しかし、ガスセンサーとしてのこの材料、特に未加工の状態では、選択性が低い、動作温度が高い、低濃度の異なるガスに反応しないなどの欠点があります46、47。 この問題は、CuO と他の材料を組み合わせて使用​​することで解決できます。 たとえば、T3C2Tx-CuO 複合材料は、Wang らによって NH3 センサーとして使用されました 48。 特に、他の金属をドーピングすると、金属酸化物の全体的な性能を向上させることができます49。 n 型 SnO2 はセンサー研究に最も有望な材料の 1 つであり 50、他の金属酸化物と組み合わせると、より感度の高いガスセンサーが得られる可能性があります 51,52。