近日,愛爾蘭都柏林大學(xué)和英國曼徹斯特大學(xué)研究人員宣稱已利用橡皮泥制作出一種高敏感傳感器,并將研究成果發(fā)表于《科學(xué)》雜志。研究人員Coleman教授表示,實驗所用的橡皮泥其實并沒有什么玄機,只是普通的有機硅聚合物,只不過是在其中內(nèi)置了1納米厚的石墨烯薄片。這種新型裝置叫做G-putty。
隨著人類科學(xué)對石墨烯相關(guān)研究的不斷開展,石墨烯憑借著高強度、高韌性以及優(yōu)越的導(dǎo)電能力在高端科技的應(yīng)用上不斷的完成突破。相關(guān)研究人員稱,石墨烯納米片在橡皮泥中會產(chǎn)生微小的帶電導(dǎo)體網(wǎng)絡(luò),論文中的數(shù)據(jù)顯示當(dāng)加入的石墨烯達到總體積的15%時,導(dǎo)電性約為0.1S/m,并且其粘彈性可以保持很久。將G-putty與電機和計算機相連就可以測量裝置的電阻,而且石墨烯對于環(huán)境變化具有極高的敏感性,在輕微的變形或者壓力下裝置的電阻值會急劇增加,靜止后電阻又恢復(fù)到原始值。據(jù)實驗數(shù)據(jù)可知其靈敏度約為市面上最便宜的金屬傳感器的250倍。
此外,研究人員還表示這些電阻值可以用于多項測量工作,尤其是在醫(yī)療領(lǐng)域。當(dāng)G-putty接觸人的頸動脈皮膚時,軟脈沖足以對流經(jīng)石墨烯的電流進行干擾,從而產(chǎn)生電阻測量結(jié)果。研究人員將G-putty貼在了人體的胸部以及脖頸等位置,測量出了呼吸、心率以及血壓等人體指標。G-putty也可以用來檢測十分輕微的沖擊和變形,即使一只小型蜘蛛爬過也能檢測到。研究人員正在努力將這項成果商業(yè)化,因為G-putty可以低成本的輕易復(fù)制。
石墨烯對環(huán)境變化的極高敏感性使得石墨烯經(jīng)常出現(xiàn)在傳感器研究中。此前英國南安普頓大學(xué)和日本先進科學(xué)技術(shù)研究所的科學(xué)家研發(fā)了一種以石墨烯為原材料的傳感器,能檢測出室內(nèi)空氣污染且精度極高。其原理是,石墨烯材料對二氧化碳分子的吸附和釋放會產(chǎn)生電阻“量子化”的波動,通過監(jiān)測石墨烯材料的電阻值從而可以測算二氧化碳濃度。在實驗中,研究人員只花費了幾分鐘就檢測到濃度約為30ppb的二氧化碳氣體。
相比目前的設(shè)備,石墨烯氣體傳感器生產(chǎn)成本很低,但同時也具有選擇性低和水中毒等劣勢,它們限制了石墨烯在此方面的應(yīng)用。石墨烯現(xiàn)階段可能最適合應(yīng)用于生物傳感器中,據(jù)中科院文獻情報中心研究人員介紹,石墨烯用于生物傳感器領(lǐng)域研究的重點集中在石墨烯電化學(xué)生物傳感器以及石墨烯光學(xué)生物傳感器。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,全球共有85個國家和地區(qū)開展了石墨烯用于生物傳感器的相關(guān)研究,其中中國SCI發(fā)文量位列第一。但也有研究人員表示,石墨烯生物傳感器尚處在實驗室階段。
筆者認為,隨著石墨烯一系列研究課題的不斷展開,其應(yīng)用范圍將會繼續(xù)擴大,將有望成為未來高端科技技術(shù)突破的關(guān)鍵點,以滿足傳統(tǒng)材料無法達到的性能特性。
來源:中自網(wǎng)