电化学气体传感器常被用于挥发性有机化合物（VOC）检测，但是单个电化学气体传感器无法对具有复杂成分的VOC进行准确分析，而通过将分子印迹聚合物（MIP）敏感层与传感器阵列相结合，可以有效地解决该问题，加之其成本低、易于合成、性能稳定和可重复使用等优点，MIP已被广泛用于各类电化学气体传感器。
据麦姆斯咨询报道，近期，日本九州大学（Kyushu University）的Kenshi Hayashi教授研究团队开发出一种基于MIP的一次性气体传感器阵列，能通过喷墨打印技术在低成本、环保和可回收的相纸上打印制成，可用于不同种类的VOC检测，具有良好的稳定性和灵活性。相关研究成果已发表于npj Flexible Electronics期刊。
Kenshi Hayashi教授研究团队提出了一种新的气体传感器制备策略，使用相纸作为传感器的柔性衬底，利用自制的功能性墨水（绝缘墨水、碳素墨水和MIP墨水），通过家用打印机在相纸上制备出全喷墨打印的柔性气体传感器阵列。该传感器阵列包含：36个高密度布局的叉指电极；12个银基电极，用于将叉指电极连接到电气特性测试台；用于执行测量的丙烯酸树脂（propenoic acid）绝缘层；基于MIP的气敏层。
印刷电极阵列和传感器阵列
电极、碳素墨水层、绝缘层和MIP层以堆叠结构组成气体传感器阵列，这种堆叠结构显著减少了测量所需的电极数量，并使传感器更容易集成到电子数据采集卡中。此外，在印刷电子产品中，与单层传感器阵列结构相比，这种堆叠结构大大增加了单位面积的传感器密度。
为了验证MIP的选择性，研究人员使用聚丙烯酸（PAA）聚合物和四种模板VOC（丙烯酸、己酸、庚酸和辛酸）制备了四种MIP墨水，并采用固相微萃取气相色谱—质谱（SPME-GC-MS）方法对其选择性进行分析。结果表明，MIP样品对相应的模板分子具有很强的吸附能力。
MIP的选择性
基于MIP的全喷墨打印气体传感器阵列具有高灵敏响应、高稳定性、可重复以及可恢复等特性。即使经过1000次循环，该气体传感器阵列的电阻仍保持相当稳定，弯曲时间的延长也不会对其传感性能产生负面影响，表明其具有良好的柔韧性和高机械强度。
气体传感器阵列的均匀性和选择性
使用弯曲测试表征气体传感器阵列性能
该研究提供了一种低成本的MIP薄膜制备方法，未来还可以扩展到其它VOC MIP材料开发领域中，应用前景广阔。
论文信息：
https://doi.org/10.1038/s41528-022-00168-6
延伸阅读：
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