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精准测甲醛!华科大最新研究成果公布

2025-07-29
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7月29日,记者从华中科技大学获悉,该校集成电路学院刘欢教授牵头的“量子人工嗅觉”青年团队,研发出能精准识别甲醛的电子鼻机器,相关成果有望应用于工厂废气监控、家庭空气净化、火星探测等需要气体识别的场景。


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新装修的房间里总藏着无形的“健康杀手”——甲醛。甲醛无色,但有刺激性气味,是室内污染的主要元凶之一,也是工业生产、环境监测和智能家居领域的“重点关注对象”。


传统的半导体气体传感器要么“太笨”——只能粗略判断有无有害气体,无法定量检测;要么“太娇”——对环境变化敏感,对算法和算力依赖程度高。这导致无法准确识别甲醛,更难以判断其浓度。


“量子人工嗅觉”团队为电子鼻机器嗅觉设计了一套“材料+算法”的组合技术。一方面,通过调控半导体气敏材料的表面活性和电子结构,让气体传感器排除其他气体的干扰,对甲醛更“敏感”;另一方面,用机器学习算法给传感器“装大脑”,即将多个传感器组成阵列,采集它们接触不同气体时的动态数据,实现动力学特征组合编码,再通过线性判别分析解码这些信号,给不同气体盖上了“电子指纹”。


实验显示,经过优化的“电子鼻”可察嗅辨微,即使面对甲醛与其他气体的混合环境,也能快速适应,不仅能够识别出甲醛,还能够对其进行精准的定量检测,“称”出它的浓度,实现了微小传感器从“闻味识物”到“知味算量”的突破。


此外,团队还发现了“电子鼻”机器嗅觉的原理和规律,即传感器阵列的组合编码原理遵循质量作用定律,这为后续迭代设计提供了清晰的理论指导。


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