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利用還原氧化石墨烯可控生長MoS₂@rGO形成柔性傳感器

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柔性傳感器及可穿戴式設備已成為了近期的研究熱點，生物電信號、溫度、及汗液傳感器已被廣泛研究。而與柔性可穿戴氣體傳感器相關的研究還較少，主要的阻礙包含氣敏材料對工作溫度的要求，氣體響應信號與應變產生噪音的剝離，以及對氣體檢測的快速響應與恢復。

針對這些問題，可通過在還原氧化石墨烯上可控生長二硫化鉬（MoS₂@rGO）形成敏感材料，利用蛇形導線和應變隔離的設計，成功制作了可拉伸的二氧化氮氣體傳感器。同時利用具有3D多孔結構的激光誘導石墨烯作為電極與加熱裝置，將MoS₂@rGO復合材料涂抹其上，制備了具有自加熱性能的可拉伸二氧化氮氣體傳感器，大大簡化了可穿戴氣體傳感器的制作工藝和增強了實用性。在該項工作中需詳細比較分析這兩種可拉伸氣體傳感器的傳感性能如靈敏度、檢測限、響應/恢復速率等，探究敏感材料和測量電極的構造對提升傳感信噪比，提升檢測極限的規律。

MoS₂@rGO復合納米材料的制備應用了溶劑熱法，在二維片層的rGO上原位生長MoS₂納米粒子，并在反應溶劑無水乙醇的體系中添加不同尺寸的氯化鈉晶體顆粒，可以實現對所形成MoS₂@rGO復合納米材料的形貌控制。因為氯化鈉晶體不溶于乙醇，卻能溶于水，隨著添加氯化鈉晶體的尺寸逐漸變小，MoS₂@rGO復合材料的尺寸也隨著溶劑中氯化鈉晶體顆粒間的空間變小而變小，最終制備得到的MoS₂@rGO復合物比表面積相應提高。通過球磨法調控氯化鈉晶體尺寸，從而實現對MoS₂@rGO復合納米材料的可控制備。

將該氣敏材料滴在叉指電極上，氣體傳感器的信號噪音比隨著MoS₂@rGO復合材料的尺寸變小而從22.4提高到60.4，原因歸功于更為精細的納米材料與電極可以形成更好的接觸。

將MoS₂@rGO復合納米材料滴在利用紫外激光切割而成的聚酰亞胺/金叉指電極，將電極整合在柔軟的Ecoflex基底上并將電極通過蛇形蜿蜒的導電層連接至萬用表，從而制備了柔性可拉伸氣體傳感器。該柔性傳感器可以適應各種彎曲表面，并能承受20%的拉伸應變, 同時在拉伸的狀態下能獲得更低的檢測限（5.6 ppb）。

為簡化氣體傳感器的結構，可使用激光誘導石墨烯同時作為電極材料和加熱器，制備了基于MoS₂@rGO復合納米材料的NO₂傳感器。激光誘導石墨烯可以較為方便的通過CO₂激光燒蝕商用聚酰亞胺薄膜制備，隨后選擇性的在激光誘導石墨烯局部滴加納米銀墨水和MoS₂@rGO復合納米材料完成柔性氣體傳感器的制備。通過控制激光誘導石墨烯的幾何尺寸來調控傳感器的性能，當其長度為2 mm，寬度為75μm時，所制備的氣體傳感器能夠在外接測量電路提供電壓時自加熱到60 ℃，顯著加快氣體傳感器的響應和恢復速度，并且維持極為出色的信號噪音比（1026.9）。