挥发性有机化合物(VOC)是以气体形式排放的化学物质，会对健康产生不利影响。它们通常存在于油漆、药品和制冷剂以及其他常见产品中，但它们也可以作为爆炸物、虫害、食物腐败和疾病的标记。

追踪VOC对公共安全和所有与“气味”相关的问题都很重要。为此，Liu及其同事引入了一种基于流体力学的腔室设计，用于电子鼻(e-nose)，该电子鼻可始终检测低浓度的VOC。该策略包括使用类似分流器的设备来控制流体流动的行为，是电子鼻技术发展的一个进步。他们的文章“Controllingfluidicbehaviorforultrasensitivevolatilesensing”于2023年5月23日发表在AppliedPhysicsReviews上。

检测VOC的方法在选择性、灵敏度、重现性和稳定性方面面临许多挑战。受嗅觉系统启发，电子鼻可以通过将化学传感器阵列与模式识别技术相结合来识别气味，从而克服其中的一些障碍。

然而，当传感器位于“鼻腔”的不同部分时，许多电子鼻会针对相同浓度的VOC产生不同的信号。

“为了解决这个问题，需要很好地控制气流的流体行为，”作者WeiweiWu说。“这确保了室内均匀的流体场和VOC浓度，并避免产生任何虚假的传感特性。”

最初的电子鼻设计有一个看起来很像淋浴喷头的垂直腔室。当气体通过设备底部的孔扩散到均匀分布的传感器周围时，这会促进垂直流动。

该团队使用流体力学模拟优化了电子鼻室的体积、对称性、孔位置和传感器位置。他们添加了一个类似分流器的装置来促进流体流动并缩短响应时间。

根据他们的模拟结果，研究人员制造了一个聚四氟乙烯腔室并测量了他们的电子鼻的传感性能。他们比较了两个腔室，一个有分流器，一个没有。带有分流装置的腔室在检测示例VOC方面的性能始终提高约1.3倍。

未来，作者计划将重点放在最小化腔室和进一步改进结构上，以减少响应和恢复时间。

“电子鼻研究是一个高度跨学科的领域，”吴说。“化学家、物理学家、生物学家、电子工程师和数据科学家需要共同努力解决问题，包括考虑吸收/解吸基本机制的有效传感、更快、更节能地实现VOC精确识别的算法，以及如何应该涉及新技术，例如忆阻器。”

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