骆驼以很少的水生存着称。他们还擅长在广阔的沙漠中寻找可以喝的东西,用鼻子是精致的湿度探测器。在ACS Nano的一项新研究中,研究人员描述了一种受骆驼鼻子结构和特性启发的湿度传感器。在实验中,他们发现该设备可以可靠地检测环境中的湿度变化,包括工业废气和人体皮肤周围的空气。
受骆驼鼻子的启发,研究人员开发了一种坚固而灵敏的湿度传感器,放在两个戴着手套的手指之间。图片来源:黄卫国和宋健
人类有时需要确定空气中是否存在水分,但人类在用鼻子感知水分方面不如骆驼熟练。相反,人们必须使用设备来定位干旱环境中的水,或者识别泄漏或分析工业设施中的废气。然而,目前可用的传感器都具有明显的缺点。例如,某些设备可能很耐用,但对水的存在敏感性较低。
同时,阳光会干扰一些高度敏感的探测器,例如,使其难以在户外使用。为了设计一种耐用的智能传感器,甚至可以检测到空气中微量的水分子,黄伟国、宋建和他们的同事研究了骆驼的鼻子。
骆驼鼻子内狭窄的、卷轴状的通道形成了一个很大的表面积,上面布满了吸水的粘液。为了模仿鼻子内的高表面积结构,该团队创建了一个多孔聚合物网络。
在其上,他们放置了称为两性离子的吸湿分子,以模拟粘液的特性,从而随着湿度的变化而改变电容。在实验中,该设备经久耐用,可以监测高温工业废气中的湿度波动,找到水源的位置并感应人体散发的水分. 传感器不仅可以在人们运动时对皮肤出汗的变化做出反应,它还可以检测到人手指的存在,甚至可以沿 V 形或 L 形轨迹移动。研究人员表示,这种敏感性表明该设备可能成为非接触式界面的基础,人们可以通过该界面与计算机进行通信。
更重要的是,传感器对水分的电响应可以调整或调整,就像人类神经元发出的信号一样——允许它通过人工智能学习。
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