이황화몰리브덴을 이용한 고감도 호흡 센서에 관한 연구

Abstract

코로나19가 장기화되면서 병상 부족으로 자가 치료가 필요하다. 따라서 개인의 건강관리와 모니터링이 필요하며, 비접촉 센서의 개발이 증가하고 있다. 그 중 호흡 모니터링은 비정상적인 호흡 패턴을 감지하거나 가스 분석을 통해 천식, 만성 폐쇄성 질환, 폐암과 같은 호흡기 질환을 진단할 수 있습니다. 그러나 현재 사용되는 호흡 센서는 신체 움직임에 대한 비정상적인 반응, 착용의 불편함, 열 변화의 증폭, 소음에 대한 영향 등의 단점이 있다. 외부 영향에 덜 민감하고 응답 속도가 빠른 센서에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 작은 사이트와 높은 표면 대 체적 비율을 가진 나노 물질에 대해 관심을 받고 있습니다. 다양한 나노 물질 중 MoS2는 결합 에너지가 낮아 산소 및 수소와 반응하고 흡착하는 특성을 가지고 있어 습도 감지 재료로 적합하고 유연성이 우수하여 웨어러블 센서 제조에 사용할 수 있습니다. 이 연구에서 우리는 mos2의 결정 품질과 호흡 특성에 대한 열처리의 효과에 대한 연구를 개발합니다. 첫째, MoS2는 열수 합성을 통한 간단한 방법으로 성장되었다. 수열합성법은 고증기압에서 미세한 수용액으로 물질을 결정화하는 방법으로 실험과정이 간단하고 코팅법을 사용하기 때문에 소자제작이 매우 용이한 장점이 있다. 그러나 결정성이 낮기 때문에 회복 속도가 몇 초 이상 느리다. 본 연구에서는 다양한 기체 분위기에서 열처리를 통해 이를 개선하고자 하였다. 반응 회복률이 0.03초인 MoS2 기반 호흡 센서 제조에 성공했습니다. 사람의 호흡의 비정상적 행동을 측정하는 것으로 충분합니다. 또한, 우리는 H2O2와 같은 인간의 호흡에서 불순물을 감지하는 것이 가능하다는 것을 발견했습니다. 본 연구는 무만호흡을 통한 건강상태 모니터링은 물론 질병의 진단에도 활용될 것으로 기대된다.|As COVID-19 continues for a long time, self-treatment is required due to lack of beds in hospitals. Therefore, personal health management and monitoring are required, and non-contact sensors are being developed is growing. Among them, Respiratory monitoring can detect abnormal breathing patterns, or respiratory diseases such as asthma, chronic obstructive disease, and lung cancer can be diagnosed through gas analysis. However, the currently used respiration sensor has disadvantages such as abnormal response to body movement, inconvenient to wear, amplification of thermal changes, and influence on noise. Interest in the sensors which is less sensitive to external influences and has a fast response rate is increase. For nano meterials with small site and high surface to volune ratio has been getting attention. Among varial nano meterials MoS2 has the characteristics of reacting with and adsorbing oxygen and hydrogen due to its low binding energy, making it suitable as a humidity sensing material and has excellent flexibility, so it can be used for the manufacture of wearable sensors. In this study, we develop studial in effect of there annealing on crystal quality of mos2 and its respiration characteristic. First, MoS2 was grown by a simple method through hydrothermal synthesis. The hydrothermal synthesis method is a method of crystallizing a material with a fine aqueous solution at high vapor pressure, and has the advantage of being very easy in device fabrication because the experimental process is simple and the coating method is used. However, due to its low crystallinity, it has a slow recovery rate of several seconds or more. In this study, we tried to improve this through thermal annealing in various gas ambient. we succeeded in manufacturing a MoS2-based respiration sensor with a response recovery rate of 0.03 seconds. It’s sufficient to measure abnormal behavion of human breathing. In addition, we found that it’s possible to detect of impurities in human breathing such as H2O2. This study in expected to be used for diagonisis of disease as well as monitering of health status with checking the human breath.