人类嗅觉传感器具有种类繁多的受体细胞，可对各种气态分子产生特征响应。理想情况下，人工嗅觉传感器应该具有各种传感器的阵列。然而，单片集成不同高性能气体传感器的大规模阵列具有挑战性。
香港科技大学Zhiyong Fan课题组报道了一种仿生嗅觉芯片，该芯片将纳米管传感器阵列集成在纳米多孔基板上，每个芯片具有多达 10,000 个可单独寻址的传感器。传感器的范围是使用工程材料成分梯度实现的。在人工智能的支持下，这些芯片对各种气体具有很高的灵敏度，对混合气体和 24 种不同气味具有出色的可区分性。作者还表明，嗅觉芯片可以与机器狗上的视觉传感器相结合，以创建一个可以识别盲盒中物体的系统。
图1：哺乳动物嗅觉系统与仿生嗅觉芯片系统的比较。
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图2：仿生嗅觉芯片装置的结构分析。
图3：使用仿生嗅觉芯片进行单气体分类。
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图4：通过仿生嗅觉芯片对气体混合物进行分类。
图5：使用仿生嗅觉芯片进行气味分类，并在机器人中融合嗅觉和视觉传感器。
作者报道了一种基于大型单片集成纳米管传感器阵列的仿生嗅觉系统。该系统使用单片 3D MOX 传感器阵列芯片，该芯片在具有 ALD 和多步 SMAS 方法的纳米多孔 PAM 上制造。这会在纳米管传感器的顶部产生 MOX MCI 层。MCI 层具有 2D 材料成分梯度，可在阵列内实现大量多样化的传感像素。因此，可以制造从 100 像素到 10,000 像素的大型传感器阵列。
传感器具有ppb级的传感性能。在不同算法的帮助下，该系统在对几种气体进行分类时表现出很高的准确率（高达99.04%）。此外，该系统具有出色的可靠性，在三个月的测试期间，可准确识别气体混合物的成分和浓度，最大绝对相对误差为8.12%。它可以区分 24 种气味。最后，作者将BOC集成到四足移动机器人中，使其结合了视觉和嗅觉，可用于小型侦察任务。
【参考文献】
https://www.nature.com/articles/s41928-023-01107-7#Abs1
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