近日，西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室张勇教授与李盛涛教授作为通讯作者，与电信学院李昕副教授、理学院宋晓平教授、电气学院刘君华教授合作，带领博士生张晶园、潘志刚、闵道敏等和硕士研究生所做的一项研究成果，在Nature Publishing Group（Nature出版集团）子刊《Scientific Reports》上在线发表，文章题目为“High-performance gas sensors with temperature measurement”（文章链接：http://www.nature.com/srep/2013/130212/srep01267/full/srep01267.html）。评审人对论文工作给予高度评价，认为该研究成果具有原创性和先进性，在微纳气敏器件研究方面取得了重大进展，在传感检测领域具有应用潜力。

论文从气体传感领域的前沿需求出发，针对两电极碳纳米管传感器存在多值非线性不能实用的瓶颈问题，研制了一种新型电离式碳纳米管传感器。通过控制电极间距和电极电压，发现并获得了传感器单值敏感特性；凝练并解决了相关关键科学问题，提出了单值敏感特性的关键技术，推动了电离式碳纳米管传感器的实用化进程。该研究得到国家自然科学基金、国家“863”计划与“973”计划项目、西安交通大学交叉学科项目以及国家杰出青年科学基金的共同资助。

论文设计研制的三电极结构碳纳米管传感器，由阴极、引出极、收集极组成，碳纳米管薄膜作为阴极。通过电极电压控制，在相邻两个电极间产生了两个方向相反的电场。在碳纳米管阴极附近，在较低电压条件下产生气体放电，放电产生的正离子向引出极漂移，并在引出极与收集极间反向电场的作用下，向收集极加速运动，被收集极收集。正离子的引出，极大的削弱了其对碳管阴极的轰击，延长了传感器的寿命，使碳管可长期产生较强的场强。在一定电极电压作用下，碳管尖端附近持续产生的强场强，使传感器在常压下获得了单值敏感特性。气体放电与场强、气体浓度、温度有关，实验发现通过设置不同极间距的传感器，测量收集极电流，可分别实现对待测气体和温度的检测。因此，在不分离混合气体的条件下，采用不同极间距传感器组成阵列，获得了传感器对混合气体各组份及温度的单值敏感特性，实现了对混合气体各组份浓度与温度的同时检测。论文研究成果对电离式碳纳米管传感器的发展具有战略性的指导意义，为该传感器在工业和环境安全监测等方面的应用奠定了重要基础。