自然界中的很多生物都具有在微观上表现为 “千层饼”状的多层结构，如蝴蝶的翅膀、贝壳、树木等。受到自然界的启发，人类也因此设计出很多性能优异的多层结构材料……

检测有毒有害气体——咱有“人造狗鼻子” 陈 卓 北京航空航天大学 关键词：狗鼻子、石墨烯、气体检测、二氧化氮           在自然界中，犬类一直是超强嗅觉能力的代表，性能决定于结构，犬类超灵敏的嗅觉实际上源于狗鼻子内部独特的结构。研究显示，狗鼻子的特殊之处是在它的上颌鼻甲分布着极多片状褶皱，这种结构以其巨大的比表面积极大增强了对气体分子的吸附能力，为嗅觉细胞进一步感知气体提供了坚实基础[1]。   图一：狗鼻子内部三维模型示意图及鼻腔截面图（e区为上颌鼻甲）[1]。         那么问题来了：狗狗们并不能精准的表达被测气体成分以及浓度，而且也不能乖乖的实现全天候检测，能不能制备一种十分灵敏的“人造狗鼻子”进行替代呢？         本课题组受狗鼻子褶皱结构的启发，制备了一种具有类似结构的“人造狗鼻子”——三维褶皱石墨烯纳米片，该材料能更有效的利用其特殊结构吸附传感有毒有害气体，提高气体检测能力[2]。 另一个好消息是：这种“人造狗鼻子”真的很好做！首先，我们选用石墨烯和功能有机分子NA作为原料，NA分子不仅能增强二氧化氮的传感效果，而且能有效防止石墨烯片层的再堆垛，促进后续褶皱结构的形成；之后，具有芳香结构的NA分子能够自发的与二维共轭结构的石墨烯通过π-π作用进行复合，形成超分子自组装体；最后，通过冷冻干燥技术即可使石墨烯片层随脱水过程产生扭曲，大规模形成这种三维褶皱石墨烯纳米片。 图二：三维褶皱石墨烯纳米片的扫描电镜图[2]。         本文所述的三维褶皱石墨烯纳米片是一种典型的p型半导体，当氧化型气体二氧化氮临近时，会使该材料电阻减小，即可通过电阻的变化作为信号达到检测二氧化氮目的，甚至还能通过阻值变化的倍数精确反映出被测气体的浓度。气体传感测试显示：该三维褶皱石墨烯纳米片对极低浓度范围（1-10ppm）内的有毒气体二氧化氮依然具备很灵敏的检测能力；此外，由该材料制备的气体传感器具有良好的稳定性及线性检测能力，能够满足对有毒有害气体探测的实际需求，对发展精准高效的超灵敏仿生气体传感器具有重要意义。 图三：三维褶皱石墨烯纳米片对1-10 ppm二氧化氮的连续检测曲线及灵敏的线性检测能力[2]。 *本文仅代表作者个人观点，不代表本网站观点；如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用，需注明文章来源，并自负版权等法律责任；作者如不希望被转载或者联系转载稿费等事宜，请与我们联系。 参考文献： [1] Craven, B. A.; Neuberger, T.; Paterson, E. G. et al. Reconstruction and Morphometric Analysis of the Nasal Airway of the…

近些年不可降解塑料的大量使用带来了严峻的环境污染问题，开发无毒环保的材料迫在眉睫，日益枯竭的石油资源也促使人们寻找新一代的不依赖于石油资源的新材料，生物可降解材料因此受到越来越广泛的关注。

今天给大家介绍一种有趣而神奇的材料，纤维素（cellulose）。