快速高靈敏的氣體泄漏監測是航空航天、新能源、工業制造及醫療健康等領域中設備運維保障體系建設的重要需求之一。現有的泄漏監測技術在實時性、靈敏度、成本、功耗及體積等方面均存在技術瓶頸，因而亟需探索一種滿足上述指標要求的氣體泄漏監測新機理與新方法。
 

　　聲表面波技術作為一種微納尺度的聲學MEMS器件技術，是氣體傳感技術的重要分支。王文研究團隊提出了一種基于聲阻抗效應的聲表面波氣體泄漏新機制，用氣體負載產生的聲阻抗變化來調制聲表面波傳播，實現了對氣體泄漏的實時快速監測，且具備微尺度、低功耗等特點。試驗結果顯示，基于聲阻抗效應的泄漏傳感器成功實現了氫氣、氦氣、氬氣、氧氣、二氧化碳等氣體的快速(T90<1s,T10<0.5s)與寬量程(0-100%vol)泄漏檢測，同時該技術可實時動態地獲取呼吸速率、深度以及呼吸狀態等關鍵生理參數，在人體健康監測領域也具有良好的應用前景。
 

　　相關成果于2025年2月1日發表于國際著名學術期刊Nature工程領域子刊Communications Engineering。
 

　　本研究得到了國家重點研發計劃(No.2024YFE0199800)資助。
 

圖1 聲表面波聲阻抗效應及氣體泄漏監測機理(圖/中國科學院聲學研究所)
 

圖2 基于聲阻抗效應的聲表面波氣體泄漏監測(圖/中國科學院聲學研究所)
 

圖3 基于聲阻抗效應的聲表面波實時呼吸監測(圖/中國科學院聲學研究所)