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氣體感測芯片問世 裝入手機監(jiān)測更便利

在2014年7月31日晚間，高雄發(fā)生丙烯氣爆意外，恐怖的場景震撼全臺。如果爆炸現(xiàn)場附近有夠多的氣體感測器，第一時間測知具高危險性的揮發(fā)性有機物大量外泄，也許就可以避免慘劇發(fā)生。

目前市面上的氣體感測器，體積都很大，只能安裝在固定位置，或是手持偵測。近幾年出現(xiàn)的半導體氣體感測器雛形，大小可縮小到1公分以下，但對于攜帶式（如智慧型手機）或穿戴式（如智慧型手表）產(chǎn)品而言，仍嫌太大，且無法和智慧型手機或手表的晶片整合，又有耗電量大、無法精準辨識氣體的缺點。

高雄氣爆發(fā)生后，國家實驗研究院奈米元件實驗室（奈米中心）開始研究可以直接安裝在智慧型手機或手表中的“智慧型氣體感測晶片”，與固定式環(huán)境感測器互補，讓人人皆可隨身攜帶，大幅提高感測范圍。

國研院奈米中心運用過去累積的微機電制程經(jīng)驗，與光寶科技光機電整合技術(shù)合作，花費近兩年時間，開發(fā)出可應用于環(huán)境的物聯(lián)網(wǎng)晶片“智慧型氣體感測晶片”。

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“智慧型氣體感測晶片”是以“金屬氧化物半導體材料”作為氣體感測薄膜，透過不同金屬氧化物與氣體在特定高溫下的氧化反應及還原反應，藉由感測薄膜與電子之間的抓放過程，改變薄膜的電阻，以偵測氣體種類與濃度。

“智慧型氣體感測晶片”有兩大技術(shù)特點：一、運用獨特的奈米粒子和奈米孔洞技術(shù)制作感測薄膜，不但可增加表面積，提高反應靈敏度；亦可藉由不同金屬奈米粒子的特性，感測特定氣體而提高專一辨識能力。第二、開發(fā)出特殊的“低應力介電層”，可以提升隔熱效果，將感測薄膜所需的250℃高溫局限于極小范圍內(nèi)，如此可以縮減晶片體積，而不致造成損壞。

藉由這兩項技術(shù)特點，國研院奈米中心開發(fā)出體積僅3毫米x2.35毫米x1毫米的“智慧型氣體感測晶片”，具有微型化、低耗能、可整合于智慧型手機或手表、精準辨識氣體等優(yōu)點，讓“人人隨身攜帶氣體感測器”成為可能。

將現(xiàn)有針對空間環(huán)境進行偵測的技術(shù)，進化至以“人”為中心的環(huán)境監(jiān)測模式。若未來所有氣體感測器的資料均即時上傳云端，政府相關(guān)單位可即時監(jiān)測各地環(huán)境品質(zhì)，警消或環(huán)保單位即可提早警覺、立即處理。

近年來個人物聯(lián)網(wǎng)或穿戴式裝置使用的各式感測器，已逐漸應用于消費性電子、智慧住宅、保全監(jiān)控、健康照護、交通運輸、百貨零售，以及緊急救難等領(lǐng)域。

奈米中心已開發(fā)出揮發(fā)性有機化合物、一氧化碳、二氧化碳、甲醛等四種氣體的感測晶片。未來除繼續(xù)開發(fā)更多類型的氣體感測晶片外，并將進一步推進到工業(yè)級及人體照護級的復合式氣體感測需求。

根據(jù)國際數(shù)據(jù)資訊公司（IDC）研究估計，全球物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模在202