近日，我校控制科学与工程学院张冬至副教授、材料科学与工程学院薛庆忠教授、清华大学李鹏副教授的合作科研成果《基于单层二硫化钼压电纳米发电机驱动的柔性自供电高性能氨气传感器》(Flexible Self-Powered High-Performance Ammonia Sensor Based on Au-Decorated MoSe2 Nanoflowers Driven by Single Layer MoS2-Flake Piezoelectric Nanogenerator)刊发在国际能源领域权威期刊Nano Energy上。张冬至副教授为该论文第一/通讯作者，薛庆忠教授、李鹏副教授为共同通讯作者。红宝石9999hbs（华东）为第一署名单位，该研究得到国家自然科学基金、山东省重点研发计划项目资助。
快速检测氨气浓度对环境检测、民生健康和疾病诊断具有非常重要的意义。当前，气敏传感器普遍存在材料制备复杂、需外加电源及工作温度高等问题，限制了其在物联网中的应用。气敏微型化检测设备的功耗与灵敏度之间的矛盾愈加突出，目前大量研究工作聚焦于寻求功耗与灵敏度之间的平衡。基于纳米发电机的自驱动主动式传感技术的提出为解决这一矛盾提供了新方案。纳米发电机作为一项新能源技术，能够从环境和人体中收集机械能并将之转化为电能，在能量采集、自驱动传感器等诸多领域展现出广阔的应用前景。因此，开发具有高检测灵敏度并且不需要外部电源的新型室温自驱动气敏传感器，在发展面向物联网的自驱动气敏传感网络中具有重要的应用价值。
基于上述问题，该研究团队充分利用单原子层二硫化钼（MoS2）纳米片的压电效应实现了压电电子学的供能和传感，将环境中的机械能转化为电能，自驱动基于丝网印刷技术构建的金修饰二硒化钼（Au/MoSe2）薄膜型氨气传感器高效工作，避免了气体传感器对电池电源的依赖，从而解决功耗和灵敏度的矛盾，实现无功耗高灵敏度的自驱动传感。该研究采用气相化学沉积、光刻与刻蚀、溅射及图形化等MEMS工艺构造聚二甲基硅氧烷（PDMS）封装单层MoS2压电纳米发电机，在人体运动或机械应力/应变作用下产生的极化电荷可以驱动电子在外电路中流动，进而驱动微纳氨气传感器的主动式传感与检测。相比传统的氨气传感器，该研究中提出的基于Au-MoSe2敏感材料柔性氨气传感器对氨气的灵敏度更高（29 kΩ/ppm），并且响应/恢复速度更快（小于18 s），同时具有很好的选择性与稳定性，可以满足在环境检测和健康监测领域对氨气实时检测的需求。该技术在主动式柔性传感、自驱动系统、人造电子皮肤、可穿戴设备等方面具有广阔的应用前景。
审稿人对该成果给予高度评价，认为该研究构建单原子层二硫化钼压电纳米发电机并应用于微纳气敏器件供能，为将来无源器件发展提供了新的思路，对自驱动气体传感器领域研究具有重要的意义。
Nano Energy是由纳米能源领域知名学者王中林院士担任主编，是国际纳米材料及能源领域的顶级期刊，2018年影响因子为15.548，在纳米材料与新能源领域内具有较高影响力。
张冬至课题组主要从事高增敏微纳气湿敏传感器件构建、智能检测与先进传感技术研究。相关研究成果在Nano Today、JMCA、ACS Appl. Mater. Interfaces、Sen. Actuators B: Chem.等国际学术期刊发表SCI论文70余篇，其中9篇文章入选ESI高被引论文。
全文链接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2019.103974
