随着生活水平的提高，以及对环境污染的越来越重视，人们对生活频率较高的场所对身体健康的影响越来越重视。因此，对空气质量监控的需求也越来越大，这一块的应用，未来将成为相关企业业务的增长点。

人们对有害气体的检测有更高的需求

        气体传感器装置出现已经有一段时间了，但功能和便捷度还有很大的提升空间，以满足日益精细化的需求。红外光谱、激光吸收光谱和质谱设备等混合气体分析装置，虽然能够准确检测气体中含有的污染物，但是这些设备大多比较昂贵，而且检测起来也不够便捷，对于室外检测还缺乏足够的应用条件。

        一段时间以来，紧凑型气体传感器以便携、检测功能全面等特点，已经引起了相当高的关注。在工业生产和日常生活中，对有害挥发性气体和化合物的检测，已经有了相应的应用。对化学制造、医药生产、环境控制、医疗诊断等领域都有非常重要的作用。

        但是，人们对有害气体检测的灵敏度、响应时间、便捷性和成本控制有着更高的要求。基于新型纳米结构薄膜的传感器似乎能够解决这一需求。

金属氧化物薄膜气体传感器

        其实，金属氧化物薄膜很早就用在了气体传感器领域，因为其具有检测范围广、便捷易用、成本较低、结构简单的特点。

        金属氧化物薄膜中包含多种气敏材料，不同气体会影响薄膜的电容、质量、功函数、导电性以及光学特性。还有一些气敏材料可以在气体、固体相互作用下产生能量。通过这些特性，就可以检测污染气体的存在以及含量。

        但是，普通的金属氧化物薄膜气体传感器仍有缺陷，比如检测的响应时间、恢复时间，这些特性会直接影响气体传感器的灵敏度和二次检测性能。

新型纳米薄膜气体传感器

        纳米技术的迅速发展，为解决薄膜气体传感器提供了新的思路。任何上层应用的突破，都离不开基础应用的革新。近年来，纳米颗粒、金属氧化物纳米线和纳米带等半导体纳米结构实现了规模化、工业化生产，为研发新型纳米结构金属氧化物薄膜气体传感器提供了物质基础。

氧化镍纳米薄片气体传感器

        通过金属氧化物的纳米结构化，可以有效提升传感器表面的气体物质吸附性，在相同的感测器件条件下，可以提升传感器的灵敏度。同时，纳米金属氧化物薄膜具有催化活性，吸附气体分子后，可以缩短传感器的响应时间，提高检测效率。

添加聚合物的纳米薄膜传感器

        研究表明，将聚苯胺和聚吡咯等导电聚合物通过有机场效应晶体管的形式，在绝缘衬底上刻画纳米图案，可以对极低浓度的有机化合物，如三硝基甲苯等硝基芳香族爆炸物进行有效的检测。

        添加聚合物的纳米薄膜气体传感器并不能提高传感器的灵敏度，但是提供了一个新的思路，即添加不同的聚合物可以对特殊的危害气体进行极低浓度的检测。另外，不同的聚合物，如碳纳米管、金属氧化物颗粒或石墨烯薄片等可以满足不同市场对不同应用的个性化需求。

石墨烯基薄膜气体传感器

        由于原始石墨烯的零带隙半金属电子特性，而且厚度只有原子级别，因此还需要对其表面进行功能化处理，才能具有更好的气体分子检测能力。

        通过进一步的研究表明，诸如碳纳米管和功能氧化石墨烯等石墨烯衍生物，具有非常大的表面体积比，因而其整个原子层都可以充分接触到气体分子，进而在气体检测方面拥有巨大的优势。同时，功能氧化石墨烯由于在原始石墨烯的基础上进行了化学修饰，其表面吸收气体分子的能力进一步加强，提高了向传感器电极传递信息的效率，检测灵敏度获得了大幅提升。

带有叉指电极和金属纳米颗粒修饰石墨烯通道的气体传感器

        虽然研究已经取得了很大的进展，但是离真正的商业化还有一些距离。为了保证气体传感器的重复利用性和质量标准化，在纳米结构的制造过程中，要保证其形态、厚度和成分的标准性和一致性。

        以石墨烯基纳米薄膜气体传感器为例，只要每个传感器的纳米结构在形态、厚度和成分上有丝毫的差别，其耐用度、重复使用性、响应时间、恢复时间都会出现差异。也就是说，要想有稳定的品质，必须保证生产的纳米结构高度一致，且符合质量标准，这就对纳米制造工艺提出了极高的要求。