在這篇綜述中，作者系統(tǒng)地分析和總結(jié)了FRT MOS氣體傳感器的最新進(jìn)展。此外，還總結(jié)了基于光照MOS的FRT氣體傳感器。從材料設(shè)計(jì)、替代激活和機(jī)制解釋的角度討論了實(shí)施FRT氣體傳感器的策略。以上討論的各種類型的傳感器表明，優(yōu)秀的機(jī)械柔性氣體傳感器是與柔性基材(聚合物基材、紡織品、紙基基材等)、器件結(jié)構(gòu)和基材與傳感材料之間的穩(wěn)定接觸適當(dāng)結(jié)合。同時(shí)，高性能的RT氣體傳感器是與形態(tài)學(xué)納米結(jié)構(gòu)、混合材料和協(xié)同界面效應(yīng)的合理結(jié)合。這篇綜述對(duì)新型FRTMOS氣體傳感器的設(shè)計(jì)、制造和開(kāi)發(fā)具有相當(dāng)?shù)膮⒖純r(jià)值。

      一般來(lái)說(shuō)，MOS氣體傳感器具有易于合成、響應(yīng)值高、成本低、響應(yīng)/恢復(fù)快、可逆性強(qiáng)和穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。然而，它們的高溫操作阻礙了更廣泛的應(yīng)用。例如，當(dāng)在RT條件下工作時(shí)，許多MOS氣體傳感器表現(xiàn)出靈敏度不足，選擇性降低，響應(yīng)/恢復(fù)過(guò)程變得緩慢，有時(shí)長(zhǎng)達(dá)幾十分鐘，這對(duì)于快速檢測(cè)有害氣體和及時(shí)觸發(fā)警報(bào)至關(guān)重要。MOS氣體傳感器的性能可以通過(guò)幾種方法來(lái)提高，包括制備各種形態(tài)的MOS，用貴金屬修飾MOS，與有機(jī)聚合物、碳基材料和TMDCs材料的復(fù)合材料，以及光照的輔助。

      盡管FRT MOS氣體傳感器的發(fā)展已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步，但在實(shí)現(xiàn)巨大的機(jī)械靈活性、高響應(yīng)閥、快速響應(yīng)/恢復(fù)、獨(dú)家選擇性、低LOD和長(zhǎng)期穩(wěn)定性方面仍然存在許多挑戰(zhàn)和問(wèn)題。現(xiàn)將FRT氣體傳感器所涉及的挑戰(zhàn)和未來(lái)前景總結(jié)如下：

     (a) 各種MOS已被應(yīng)用于FRT氣體傳感器，包括N型MOS (SnO2、ZnO、TiO2、WO3、In2O3、Fe2O3、MoO3、CdO、CeO2、CoFe2O4和SrGe4O9) ，和p型MOS (CuO和Co3O4)。然而，仍有許多敏感和有前途的MOS沒(méi)有被應(yīng)用于FRT氣體傳感器，如V2O5、NiO和MnO2，它們已被廣泛研究并表現(xiàn)出很好的氣體感應(yīng)性能。新型MOS的引入可能有助于找到新的性能良好的傳感材料來(lái)實(shí)現(xiàn)FRT傳感器。

     (b)一般來(lái)說(shuō)，大多數(shù)基于FRTMOS的氣體傳感器是基于原始MOS或雙組分復(fù)合材料。最近，基于三元復(fù)合材料的MOS氣體傳感器已經(jīng)被制備出來(lái)，以達(dá)到更優(yōu)越的性能。三元復(fù)合材料傳感性能的大幅提高主要是由于在不同成分的界面上形成了許多易于調(diào)制的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了更多的脫效應(yīng)和活性位點(diǎn)，并增加了可能的導(dǎo)電通道。然而，專注于三元或多元復(fù)合材料的研究仍然很少，這可能對(duì)FRT氣體傳感器有很好的前景。

     (c)目前，柔性基材已經(jīng)發(fā)展得比較成熟，表現(xiàn)出很好的機(jī)械性能。到目前為止，聚合物(PI、PET、PDMS、尼龍等)、紡織品(棉布、紗線、纖維等)和紙基基材(纖維素、紋身紙等)已廣泛用于柔性氣體傳感器。然而，關(guān)鍵的挑戰(zhàn)之一是傳感元件的開(kāi)裂和剝落。

     (d)到目前為止，TMDCs材料已被廣泛地應(yīng)用于RT氣體傳感器，具有低LODs、極大的響應(yīng)和快速的響應(yīng)/恢復(fù)。然而，它很少與柔性基材結(jié)合形成FRT傳感器。TMDCs材料改性MOS可能是有前途的FRT氣體傳感器的材料。

     (e) 由于碳基材料具有良好的導(dǎo)電性，與MOS雜交后可以擴(kuò)大電子通路，加速電子傳輸。目前，碳基材料修飾的MOS FRT氣體傳感器具有很好的發(fā)展前景，已經(jīng)有實(shí)際應(yīng)用的報(bào)道，如智能面罩、智能紡織品、無(wú)線RFID等，這可能是最早投入商業(yè)產(chǎn)品的FRT氣體傳感器。

    (f) 目前，基于MOS的FRT傳感器陣列已被報(bào)道。傳感器陣列的集成封裝可能是未來(lái)穩(wěn)健柔性氣體傳感系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。傳感器陣列不僅可以通過(guò)一次性檢測(cè)得到更準(zhǔn)確、更可靠的結(jié)果，而且由于多個(gè)傳感器的配置，還可 以提高系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。此外，柔性氣體傳感器陣列與機(jī)器學(xué)習(xí)算法相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了多種氣體的檢測(cè)，顯著提高了傳感器陣列的選擇性，這對(duì)于傳統(tǒng)的傳感器來(lái)說(shuō)是不可想象的。氣體傳感器陣列的集成配置可能是構(gòu)建穩(wěn)定和高效電子鼻的未來(lái)趨勢(shì)。

     (g) 盡管光照已被證明是提高傳感器性能的有用方法，但其背后的機(jī)制仍有待探索。一般來(lái)說(shuō)，紫外光源很昂貴，而且可能導(dǎo)致傳感材料的光降解，限制了它的廣泛應(yīng)用。因此，設(shè)計(jì)能被可見(jiàn)光激活的更敏感的材料對(duì)實(shí)際應(yīng)用更有利。

      到目前為止，F(xiàn)RT 氣體傳感器的發(fā)展才剛剛開(kāi)始，在實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀的靈活性和氣體敏感特性方面仍然存在許多挑戰(zhàn)和問(wèn)題。在未來(lái)，隨著新材料、創(chuàng)新工藝和先進(jìn)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步發(fā)展，高性能的FRT氣體傳感器將更容易獲得。