~ 안에

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 7136(2023) 이 기사 인용

1044 액세스

1 알트메트릭

측정항목 세부정보

본 논문에서는 Sn 도핑된 CuO 나노구조를 기반으로 한 차량 내 무선 운전자 호흡 알코올 감지(IDBAD) 시스템을 개발했습니다. 제안된 시스템은 운전자의 호기 호흡에서 에탄올 흔적을 감지하면 경보를 울려 차량의 시동을 차단하고 차량의 위치를 ​​휴대폰으로 전송한다. 이 시스템에 사용되는 센서는 Sn 도핑된 CuO 나노구조를 기반으로 제작된 양면 마이크로 히터 통합 저항성 에탄올 가스 센서입니다. 원시 및 Sn 도핑된 CuO 나노구조가 감지 재료로 합성되었습니다. 마이크로 히터는 전압을 인가하여 원하는 온도를 제공하도록 보정됩니다. 결과는 CuO 나노구조의 Sn 도핑을 통해 센서 성능이 크게 향상될 수 있음을 보여주었습니다. 제안된 가스 센서는 제안된 시스템과 같은 실제 응용 분야에 사용하기에 적합한 우수한 선택성과 함께 빠른 응답, 우수한 반복성을 갖습니다.

금속 산화물 가스 센서 및 MXene 및 금속 칼코게나이드와 같은 다른 재료와의 복합재는 결과적으로 발생하는 저항 또는 전압 변화를 사용하여 NO2, H2S, CO, C2H5OH, 벤젠, 톨루엔, 포름알데히드와 같은 다양한 가스 및 증기를 감지할 수 있습니다. 대상 가스 및 증기에 대한 노출1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12. 이 저항 또는 전압 변화는 감지 신호로 변환될 수 있으며, 필요한 경우 처리를 위해 아날로그에서 디지털로 변환될 수 있습니다. 금속 산화물 가스 센서의 저렴한 가격과 고성능 덕분에2,13,14,15,16,17 다양한 차량, 스마트 전자 장치, 호기 호흡 분석 장치 및 사물 인터넷(IoT)에 통합될 수 있습니다18 ,19,20,21,22,23. 센서 출력 데이터에 접근하기 위해 전압 등 전송된 물리적 변화를 표시하려면 데이터 통신이 필요합니다. 이를 위해 무선 데이터 전송은 측정 장치의 크기를 줄이고 휴대 가능하게 만듭니다4,24. 최근 몇 년 동안 가스 센서 기반 시스템에 무선 통신 플랫폼을 사용하면 고속 데이터 전송, 원격 장치 제어, 원치 않는 이벤트 방지 등 많은 기능이 제공되었습니다. 이러한 맥락에서 무선 통신 기능을 갖춘 매우 민감하고 안정적이며 저렴한 가스 센서를 개발하는 것이 중요합니다. IoT는 운영자뿐만 아니라 그들 사이에서도 정보를 전송하는 상호 연결된 장치의 네트워크를 만듭니다13,25,26.

에탄올(C2H5OH)은 주로 식품, 석유화학, 의료 응용, 연료 산업 등 다양한 산업에서 용매로 사용됩니다. 알코올 음료 및 소독제로도 사용됩니다. 따라서 자동차 공장, 식품 생산, 원유 기반 제품 등에서 에탄올 가스 감지 기술을 개발하는 것이 중요합니다. 졸음, 안전 부족, 과속 등 교통사고를 일으키는 여러 요인과 함께 가장 중요한 요인 중 하나는 운전자의 음주 남용입니다28,29,30,31. 특히, 금속 산화물 가스 센서는 에탄올 가스를 감지하는 데 사용될 수 있습니다. 따라서 운전자의 건강과 주의력을 보장하기 위해 자동차 운전자의 호기 호흡 분석을 위해 개발될 수 있습니다.

구리 산화물(CuO)은 비용 효율적인 합성이 가능한 p형 재료로, 우수한 전기적 특성과 장기 안정성으로 인해 전자 및 생체 적합성 장치에 사용하기에 매력적인 선택이 되었습니다. 이전에는 원시 또는 복합 형태의 CuO가 에탄올 검출에 사용되었습니다. 그러나 특히 원시 형태의 가스 센서로서의 이 물질은 낮은 선택성, 높은 작동 온도 및 낮은 농도의 다양한 가스에 대한 둔감성과 같은 단점을 가지고 있습니다. 이 문제는 CuO와 함께 다른 재료를 사용하여 해결할 수 있습니다. 예를 들어, T3C2Tx-CuO 복합재는 Wang et al48에 의해 NH3 센서로 사용되었습니다. 특히, 다른 금속을 이용한 도핑은 금속 산화물의 전반적인 성능을 향상시킬 수도 있습니다49. n형 SnO2는 센서 연구에서 가장 유망한 재료 중 하나이며50, 다른 금속 산화물과 결합하면 더욱 민감한 가스 센서가 될 수 있습니다51,52.