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研究团队破解机器嗅觉新密码：用“电子鼻”精准捕捉甲醛
2025年07月31日 13:51:27
来源：化工仪器网 点击量：438
近日，华中科技大学集成电路学院刘欢教授牵头的“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，用“电子鼻”精准捕捉甲醛。
甲醛为无色强刺激性气体，易通过呼吸道或皮肤接触进入人体，长期低浓度接触可致慢性呼吸道疾病、白血病等，被世界卫生组织列为致癌物。中毒多见于新装修环境、新家具或职业暴露，其危害程度与接触浓度呈正相关，空气中浓度达0.1mg/m³即可引发不适，30mg/m³可致死。
如何快速、准确地“闻”出甲醛的浓度？华中科技大学集成电路学院刘欢教授团队的最新研究，给出了一个巧妙的解决方案。
近日，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。
研究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”：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(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”。
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。更厉害的是，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)，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，这个“电子鼻”也能快速适应，给出可靠的检测结果。
随着技术的不断优化升级，未来有望广泛应用在工厂废气监控、家庭空气净化，甚至火星探测等需要“闻”气体的场景。
素材来源：科技日报
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