在能源危机和大气污染的大背景下，迫切需要低能耗、可扩展的有害气体检测技术来保护环境。然而，大多数现有的气体传感器受到巨大的电力供应、繁重的维护工作以及庞大的体积的限制。

近期，电子科技大学谢光忠教授&苏元捷副教授通过同轴静电纺丝技术构建了一种核壳结构的智能织物（CST），将聚偏氟乙烯/锆钛酸铅（PVDF/PZT）核层的压电转换和聚苯胺/聚乙烯吡咯烷酮（PANI/PVP）壳层的化学电阻传感同步、协同耦合在一根纤维中，从而实现对NO₂气体压力和浓度的自主同步监测。传感体的受体功能、换能器功能和利用系数，这三个基本的气体传感属性可通过调节孔隙组成和介观结构以及传感-转换组分比来同时调节/优化。在NO₂检测方面，实现了0.32ppm^-1的高灵敏度、低检测限（～100ppb）和良好的选择性。此外，所制备的CST在同时检测气体压力（57mV/KPa）和浓度方面表现出强大的能力。通过理论建模与数值模拟相结合，建立了一种能很好地揭示/预测气体传感行为的传感机制。总体而言，这项工作为构建主动式多功能环境传感器和多模态智能纺织品提供了一个新的范例。

图1.一体化核壳结构智能纺织品的结构设计与表征。

图2.利用Ar离子蚀刻进行逐层X射线光电子能谱（XPS）分析。

图3.自供电CST基NO₂传感器的气体传感性能。

图4.同时监测气体压力和浓度的传感应用。

图5.基于CST的自供电气体传感器的理论建模。

该工作以“Integrated core-shell structured smart textiles for active NO₂ concentration and pressure monitoring”为题发表在《Nano Energy》（DOI:10.1016/j.nanoen.2023.108788）上。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2023.108788