研发对丙酮气体具有高灵敏、精确检测的新型传感器至关重要。相比于传统的气相色谱和质谱等技术,基于金属氧化物的电阻型气体传感器具有成本低、检测速度快、体积小、可便携等优点,在安全生产、环境监测、疾病诊断等领域具有广泛的应用。在金属氧化物传感器中,表面活性氧离子的吸、脱附是实现气体传感的重要机制,但活性氧离子的产生属于热激活过程,往往需要较高的工作温度（300-500℃）,严重依赖额外的加热单元,这会带来功耗过大的问题（加热装置所产生的功耗占总功耗的90%以上）。此外,高温导致氧化物颗粒团聚和粗化,影响了气体传感的稳定性,使器件的寿命降低。为了使传感器在室温下工作,目前报道的解决方案主要包含表面改性、掺杂复合和光激活。然而,简单的表面改性只能在一定程度上降低操作温度,幅度较小;添加剂的掺杂在优化传感器性能的同时却增加了传感器的成本;而光激活则需引入额外的光源,增加了功耗,且仅能实现对个别气体的低灵敏检测。因此,现有的改良方法具有一定局限性,需要引入新的技术手段来发展室温高灵敏的丙酮气体传感器。作为一种新型能量采集技术,摩擦纳米发电机（TENG）可以将环境中的机械运动转化为电能,并具有成本低廉、加工简单、使用方便、可大规模生产等优点。利用TENG输出电压高的特点,驱动针尖放电使空气中气体分子电离,产生等离子体,我们提出了摩擦电等离子体技术。在电场的作用下,利用等离子体中活性负离子对金属氧化物材料表面的电子能态进行调控,可以优化其表面活性氧离子的吸、脱附行为。据此,本文将基于TENG的摩擦电等离子体调控技术与ZnO纳米线相结合,构建了新型的调控体系。通过该技术手段提高了室温下ZnO表面的活性氧吸附数量,实现了室温高灵敏的丙酮气体检测。本论文的研究内容包括两个部分:1、摩擦电等离子体对ZnO纳米线阵列器件表面态的原位调控:首先采用微纳加工工艺制作具有纳米结构的微区ZnO纳米线阵列器件,对其进行XRD、SEM、EDX表征,证明生长的ZnO不含杂质,暴露有较大面积的（0001）极性晶面;利用具有2500 V输出电压的TENG,通过连接整流桥与钨针,采用负电晕放电电离空气产生等离子体,结合ZnO器件搭建摩擦电等离子体调控体系,分别探究不同放电距离、调控时长以及调控次数对器件电导性能的影响。在改变调控参数的过程中,器件的电流变化曲线会出现两种不同的受控现象,经过不同放电环境中调控情况对比,得知空气中水分子的存在是造成这种差异的主要因素。同时对等离子体作用前后的ZnO器件进行了形貌与能谱测试,证明了该调控手段的温和性。2、基于摩擦电等离子体调控的ZnO纳米线室温丙酮传感性能研究及机理分析:在上述结果的基础上,分别对两种不同受控状态的器件进行丙酮气体检测,结果得到在有水环境中,经过调控后的ZnO器件的检测极限为1 ppm,其对1 ppm、2 ppm、4 ppm、6 ppm、8 ppm、10 ppm丙酮气体的响应值分别为1.7%、5.4%、10.3%、19.8%、25.3%、38.3%,气体响应值与浓度值呈现良好的线性关系;对比甲苯、苯等五种气体的响应情况,调控后的器件对丙酮气体具有良好的选择性;HRTEM和PL测试表明等离子体调控后的ZnO并未引入多余的缺陷,调控后实现室温丙酮气体传感的关键在于材料表面吸附的活性离子。通过质谱仪检测到空气放电环境中产生的活性离子种类,得知实现室温气体传感的离子包括OH-（H2O）n、O2-（H2O）n及O-（H2O）n。XPS测试侧面佐证了通过等离子体作用后,ZnO材料的表面吸附上了更多的羟基物质和吸附氧。通过TENG产生的等离子体增大了O-/O2-在ZnO材料表面的吸附量,同时羟基物质的吸附促进了O2-的生成,最终提出一条全新的室温丙酮检测机理。综上,本文基于TENG构建了摩擦电等离子体调控体系,使得ZnO微纳器件对丙酮气体的检测温度降低至室温,实现了室温传感功能,是一项全新的解决金属氧化物传感器工作温度过高的研究方案,该方法解除了热激活所带来的限制,通过该项目的研究,将为发展新型的室温高灵敏气体传感器提供理论基础和技术路线。