仿生螺旋传感器阵列：基于哺乳动物嗅隐窝结构的高性能电子鼻设计

【编辑推荐】本研究受哺乳动物嗅隐窝（olfactory recess）启发，创新设计柔性螺旋传感器阵列，结合金属有机框架（MOF）材料与热调制技术，通过计算流体力学（CFD）验证其气流整流效果。该阵列对14种气味物质的分类准确率达85.8±4.7%，关键指标（AUC/F1值等）均优于平面阵列，为电子鼻（E-nose）性能提升提供了仿生学新思路。

　　

结构设计
螺旋结构灵感源自哺乳动物嗅隐窝的局部螺旋几何特征（图1）。犬类鼻腔中的嗅黏膜附着于嗅甲表面，其横截面呈现多螺旋结构，能通过鼻甲充分搅拌气味分子。

形貌与化学表征
采用扫描电镜（SEM）观察Cu₃(HHTP)₂薄膜形貌（图4）。30,000×和70,000×放大显示薄膜由密集均匀的微粒组成，无团聚现象，连续MOF涂层为气体吸附提供了丰富活性位点。

结论
本研究开发的仿生螺旋传感器阵列结合热调制技术，通过层层自组装MOF材料实现传感器单元差异化选择性。CFD模拟证实螺旋几何结构可产生更均匀流场，提升电子鼻气体检测性能。

作者贡献声明
Yue Liu：方法论；Yuzhu Nie：方法论与实验；Fengchun Tian：综述修订/基金支持/概念设计；Zhiyuan Wu：原稿撰写/软件/数据分析；Hantao Li：实验

利益冲突声明
?? 作者声明无已知可能影响本研究的财务或个人利益冲突

致谢
感谢国家自然科学基金（No. 62171066）支持