研发精准识别甲醛“电子鼻”

排行榜 2025年10月04日 03:12 0 admin

来源：【中国教育新闻网】

本报讯（记者程墨通讯员王潇潇尚紫荆）炎炎夏日，新装修的房间里总藏着无形的“健康杀手”——甲醛。这种无色但有刺激性气味的气体，是室内污染的主要元凶之一，也是工业生产、环境监测和智能家居领域的“重点关注对象”。

如何让机器模拟和超越人类鼻子的功能，快速、准确地“闻”出甲醛的浓度？近日，华中科技大学刘欢教授牵头的“量子人工嗅觉”青年团队，在半导体材料与人工智能交叉领域取得重要突破。他们为“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”：一方面，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，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解码这些信号，就像给不同气体盖上了“电子指纹”。

实验显示，经过“材料—算法协同优化”的“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。此外，团队还发现了“电子鼻”机器嗅觉的底层逻辑：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），即使面对甲醛与其他气体的混合环境，这个“电子鼻”也能快速适应，给出可靠的检测结果。刘欢教授团队的成果，让“电子鼻”能够轻松拥有“火眼金睛”（高选择性）和“精准秤”（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。

《中国教育报》2025年10月03日第04版

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