表面声波气体传感器：功能材料、传感动力学与信号分析的最新进展
应用物理
2025-10-07 v1 介观与纳米尺度物理
材料科学
摘要
表面声波气体传感器因其高度灵敏、微型化及无线兼容性而广受关注，成为分子检测的理想平台。其独特的能力将表面扰动转换为可测量的声学位移，使其在多样化环境中成为气体感测的理想选择。本综述综合了跨子strate 和模态（如瑟利模、SH-SAW、恋模）的 SAW 平台，阐述了传递路径如何与材料选择相结合，并为关键分析物（如 NO2、NH3、VOCs、CO2 等）的性能提供基准。我们列举了纳米化氧化物、聚合物、碳基薄膜以及混合异结构涂层，强调如孔隙率、表面化学和界面电荷转移等属性如何支配灵敏度和可逆性。我们还指出，SAW 设备用于探测吸附脱附动力学的新兴应用正在涌现，这为分析物特有的相互作用路径提供了超越平衡状态的特征，为理解分析物相互作用路径提供了新的视角。此外，讨论了机器学习的集成作为信号解码、环境补偿和自适应校准的变革性工具。我们还识别了关键挑战，包括交叉灵敏性、信号漂移、材料降解以及边缘部署，并综述了近期应对这些挑战的策略。展望未来，我们设想 SAW 平台将演变为智能、自主的感知系统，应用于环境监测、工业过程控制和健康诊断等场景。
引用
@article{arxiv.2510.04940,
title = {Surface Acoustic Wave Gas Sensors: Innovations in Functional Materials, Sensing Dynamics, and Signal Analysis},
author = {Suman Acharya and Balasubramanian Srinivasan and David Shanahan and Utz Roedig and Alan O Riordan and Veda Sandeep Nagaraja},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.04940},
year = {2025}
}
备注
Review paper, 34 pages, 8 figures