1．碳纳米管和石墨烯

根据作者2014年从美国《化学文摘》SclFinder网络版统计，全世界每天有近1501～200篇关于“gas sensors(气体传感器)”的文章在不断更新。至于其他传感器就更多了。

自1991年lijima发现碳纳米管(CNTs)以来，由于其独特的结构和特殊的物理、化学、电学、力学性质，成为传感器领域备受瞩目的新兴材料，作为一维管状分子结构和潜在的应用价值具有很大的发展前景。而且，它比表面积大，粒子间内聚力非常强，在高分子材料中存在着难分散、易絮凝等特点。

自从英国Geim等2004年发现石墨烯以来，与碳纳米管一样，引起化学、物理、材料等方面科学家的兴趣。石墨烯是一种由SP²杂化碳原子形成具有单原子层厚度的二维结构新型纳米碳材料。碳纳米管实际上是石墨烯片的卷曲，电子云分布如图5.11所示。

图5.11  石墨烯片(左)和碳纳米管(右)电子云分布图

典型的电化学方程式如：

CNT(Gra*)＋Gas→CNT(Gra*)^＋δ＋Gas^-δ或[CNT(Gra*)^-δ＋Gas^+δ]

方程式中δ表示反应中传递的电荷数，Gra*为石墨烯。

2. MEMS(micro electromechanical system)

MEMS即微米机电系统，首先于1959年由美国物理学家Feynman提出，1962年应用MEMS技术制作了硅微压力传感器。MEMS具有微型化、批量化、集成化、性能稳定、可靠性高的优点，涉及电子、机械、化学、材料、控制、生物、航天、军用等多学科技术。

常用制作MEMS器件的技术有3种：

第一种是传统机械加工，利用大机器制造小机器，再由小机器制造微机器，还有特种加工技术衍生如激光加工、离子束加工等；

第二种是硅基微加工，利用化学腐蚀或集成电路工艺技术对硅材料加工，形成硅基MEMS器件，可以实现微机械与微电子的系统集成，并适合于批量生产，已经成为MEMS的主流技术。这种技术分为表面微加工(surface micromachining)技术和体微加工(bulk micromachining)技术；

第三种是LIGA[lithograpie(光刻)galvanoformung(电铸)abformung(塑铸)]技术。前两种技术主要由美日两国为代表，LIGA是以德国为主流的欧洲技术，这是以加工特殊的金属、陶瓷和塑料为对象的微加工技术。LIGA技术的主要工艺包括：X射线掩膜板的制造；X射线深度光刻技术和微电铸技术。

以上三种技术都能制造三维微结构器件，获得的微结构具有较大的深宽比和精细结构，侧壁陡峭、表面平整、厚度能控制，并向智能化方向发展。

图5.12为采用喷墨印刷和聚合物气相沉积(vapor-phase deposition polymerization, VDP)的导电聚苯胺塑料氨的气体传感器。这是一种廉价并能大量生产的气体传感器的方法。

图5.12  采用喷墨印刷和聚合物气相沉积的导电聚苯胺塑料氨的气体传感器(左)和检测氨的响应值(右)

图5.13为两种u-热板叉指((IDE)电极的示意图。其中第二代为折叠型，右下角是镀金的叉指(IDE)电极。

图5.13两代u-热板叉指(IDE)电极的示意图

以上讲到的气体传感器一般没有选择性，只有配置分离柱才能把气体成分分离，从而达到气体分析的选择性。