用于电子气体传感器的传统材料，例如基于化学电阻的二氧化氮 (NO2) 传感器，由于洗涤溶液中的刺激性化合物的同时作用和机械损伤，无法承受普通的洗涤周期。

最近发表在《科学报告》杂志上的一项研究重点关注在尼龙织物上生产响应速度非常快的 NO2 传感器，该织物不受常规洗涤周期的影响，以克服这一限制。

可穿戴式气体传感器的重要性

室外和室内空气质量差可能与每年数千起可预防的死亡有关。根据流行病学研究，暴露于超过规定限度的毒素浓度可能是致命的，尤其是对婴儿、孕妇和老年人口。

住院数据、急诊就诊次数和污染数据随时间的关系可以用来表示空气污染对人类心脏系统的负面影响。

然而，空气污染数据主要是通过少数空气质量测量设施收集的，这些设施建立在大都市地区几公里空间范围和偏远农村地区几百公里空间范围的永久性地点。

由于这种地理稀疏性，收集的空气污染数据可能与每个人的实际暴露水平有很大差异。可穿戴气体传感器，例如 NO 2传感器，可以克服这一困难，因为它们位于对象的直接环境中。

当前可穿戴气体传感技术的局限性

下一代便携式气体传感器和设备旨在整合到用户的衣服中，以提供最大的用户舒适度。由柔性聚合物制成的贴片和装在盒子中的刚性硅基传感器是目前用于可穿戴 NO 2传感器的两种基板。

然而，与标准粘合剂相关的较差的渗透性和皮肤接触问题限制了用于气体传感器的体贴贴片的使用，从而对用户造成皮肤损伤和疼痛。同时，传统的基于硅的电子产品通常很大且具有侵入性。这些限制极大地限制了它们在制造可穿戴气体传感器中的使用。

用于可穿戴式气体传感器的纺织材料

纺织材料，当用作数字气体传感器的基板时，具有所有有利的特性，例如高弹性、生物/皮肤适用性、可清洗性、易于集成到不规则尺寸和形状、靠近监测地点以及能够消费者可以长时间佩戴而不会受到刺激。

电位传感器、温度传感器、触摸传感器、应变仪、压力传感器和湿度传感器都已有效地结合到纺织材料中。

然而，在纺织基材上制造高精度、低检测限 (LOD) 和低工作温度 (<150 °C) NO 2传感器尚未实现。此外，尚未建立使用没有封装层的过渡金属二硫属化物制造可清洗气体传感器，特别是 NO 2传感器的程序。

基于纺织品的新型二氧化氮传感器的开发

二氧化氮 (NO 2 ) 气体对人体具有极大的毒性，会导致严重的肺组织破坏。NO 2气体对人类生命的危害是巨大的。因此，NO 2气体浓度的实时测量和可穿戴式 NO 2传感器的开发极为关键。

研究人员在这项工作中的目标是创建基于纺织品的 NO 2传感器，该传感器可以在没有任何封装层的情况下，在国际标准组织 (ISO) 的常规洗涤循环中保持甚至提高其传感能力。

这些创新的 NO 2传感器是通过在尼龙织物上沉积氧化石墨烯 (GO) 和氧化石墨烯/二硫化钼 (GO/MoS 2 ) 并将 GO 原位还原为还原氧化石墨烯 (RGO) 制成的。

研究的主要进展

在这项工作中，创建了灵活、廉价且可生物降解的 NO 2传感器并将其整合到纺织品中。开发的 NO 2气体传感器对干燥和潮湿空气中的气体混合物中的 NO 2水平极为敏感。

当暴露于 2 ppm NO 2时，制造的 NO 2传感器的电阻变化 28%，而 40,000 ppm 二氧化碳和 2 ppm 氨气的电阻变化为 6.5%，表明制造的气体传感器对 NO 2的选择性强在二氧化碳和氨气存在下。

NO 2传感器还可以承受多达 50 次 ISO 标准洗涤循环，由于 50 次洗涤循环，传感器响应显着提高 (500%)。

气体传感器还安装了微控制器系统，可以将测量数据无线发送到手机。这些发现证明了将空气质量气体传感器（尤其是 NO 2传感器）嵌入可洗衣服中以实现高空间分辨率和连续气体暴露监测的可行性。