能快速准确地“闻”出甲醛的浓度，华科大研发出“电子鼻”

排行榜 2025年08月04日 23:34 0 aa

长江日报大武汉客户端7月29日讯（记者杨佳峰通讯员王潇潇）如何知晓家里有没有甲醛污染？近日，华中科技大学集成电路学院刘欢教授团队研发出一款“电子鼻”机器，能快速、准确地“闻”出甲醛的浓度。

“‘电子鼻’是一项在半导体材料与人工智能交叉领域取得重要突破。”刘欢教授牵头的“量子人工嗅觉”青年团队为电子鼻机器嗅觉设计了一套“材料-算法协同优化”（MACO）的“黄金组合”，才让其具备鼻子一样的特异功能。

电子鼻实验结果和未来应用场景。通讯员供图

团队介绍，一方面，他们通过调控半导体气敏材料的表面活性和电子结构，让气体传感器对甲醛更“敏感”、相比对其他干扰气体更“专一”；另一方面，他们用机器学习算法给传感器“装大脑”——将多个传感器组成阵列，采集它们接触气体时的动态“反应数据”，实现动力学特征组合编码，再通过线性判别分析（一种数据分析方法）解码这些信号，就像给不同气体盖上了“电子指纹”。

这套材料——算法协同优化“组合拳”下来，电子鼻不仅能精准识别甲醛，还能像精密天平一样“称”出它的浓度。更厉害的是，团队还发现了电子鼻嗅觉的底层逻辑——传感器阵列的组合编码原理遵循质量作用定律（类似化学反应中物质浓度的规律），这为后续迭代设计提供了清晰的理论指导。即使面对甲醛与其他气体的混合环境，电子鼻也能快速适应，给出可靠的检测结果。

刘欢说，之所以要做这项研究是因为传统的甲醛检测设备不理想，要么“太笨”——采用半导体气体传感器，只能粗略判断有无有害气体，无法定量检测；要么“太娇”——对环境变化敏感，对算法和算力依赖程度高。而他们团队的成果，让电子鼻能够轻松拥有了“火眼金睛”和“精准秤”，具备高选择性和定量检测能力，未来有望广泛应用于工厂废气监控、家庭空气净化甚至火星探测等需要“闻”气体的场景。

刘欢表示，从“闻味识物”到“知味算量”，这场发生在微小传感器上的技术革命，不仅是材料科学与人工智能的碰撞，更是人类用科技拓展感知边界的生动注脚。或许不久的将来，我们的手机就能集成这样的“电子鼻”芯片，随时提醒：“当前甲醛浓度0.03mg/m³，安全！”——这，就是科学为生活写下的最温暖的注脚。

【编辑：贺方程】