这个本文的第一部分研究了诸如在血管中发现的感应纳米级流速的挑战。相比之下第二部分看了石墨烯，一种元素碳的同素异形体，位于用于测量这些流量的新传感器的核心。这第三部分也是最后一部分着眼于研究项目本身，该项目为这些流速设计了一种传感器，低至每秒一微米（相当于每小时不到四毫米），同时还提供短期和长期稳定性和高性能。
其目标是构建一种自供电微装置，该装置能够实时将微流控通道中的连续脉动血流转换为电荷转移电流，以响应石墨烯-水界面的变化。该团队通过使用单层石墨烯微电极实现了这一点，该微电极通过接触带电从流动的血液中获取电荷，而无需外部电源。
他们用一个石墨烯单微电极装置在微流控通道上制造丙烯酸芯片（图1）.为此，它们通过化学气相沉积（CVD）制备单层石墨烯，并使用电解将其转移到芯片上。对于基本测试，它们使用注射器泵通过微流体通道通过精确控制的速度驱动抗凝整牛的流动。
然后，它们将石墨烯微电极连接到库仑计的运算放大器（OP AMP）的反相输入。从溶液中收获的电荷将石墨烯存储在放大器的反馈电容器中并量化。石墨烯装置的电荷传递电流与血流速度线性相关（图2），导致电流响应之间的比例关系（流动感应电流变化相对于零流速的电流）和流速（图3）.
传感器设备的分辨率为0.49±0.01μm/sec（在1-Hz带宽下），与现有基于设备的流量传感方法相比，大幅提高了约两个数量级，而超薄（单原子层）设备被污染或导致通道堵塞的风险较低。
与任何传感器一样，始终存在短期和长期稳定性和一致性问题。对于前者，他们测量了持续两小时以上的连续五步血流的实时流速。测量的流速显示出高重复性，最小波动为±0.07 mm/秒。对于在后一项试验中，他们评估了一个装置，该装置在六个月内进行间歇性测量。该装置的血流敏感性在平均值0.39帕秒/毫米左右波动，标准偏差为±0.02帕秒/毫米，相当于平均值的±5.1%。这些数字表明每分钟关键点的最小变化性能指标（图4）.
该项目的细节，包括所需的化学制剂，测试安排和相关过程，是他们的主要纸张，“石墨烯的流动感应接触电气化“作为PDF发布自然传播.这个非PDF Web版本也有与他们的联系补充信息，加一个30秒的视频具有单独链接的信号视频标题.
结论
与如此多的基础研究一样，您永远不知道结果的实用性或应用程序（没有人在1937年观察原子谱和核磁共振（NMR）的原子和分子束磁共振方法的应用程序I. Rabi将导致1960年代后期和20世纪70年代初期的MRI成像技术的发展 - 他们似乎是两个完全无关的物品。难以捉摸的石墨烯的发展及其随后作为标准商业产品的可用性开辟了利用其独特的机会在许多商业产品以及科学功能上有些奇怪的属性。
EE世界相关内容
- 石墨烯固态器件——未来会怎样？
- AstroSlide 5G手机：电子和石墨烯将使其运行
- 科里奥利流量计：局部应用的微妙全局效应，第1部分：挑战
- 科里奥利流量计，第2部分：原则
- 科里奥利流量计，第3部分：流量计设计
- 科里奥利流量计，第4部分：未来
- 磁共振成像（MRI），第1部分：工作原理
- MRI，第2部分：历史发展（和诉讼）
- TT Electronics的自我校准流体传感器使工程师能够轻松纠正系统变化
- 基于晶圆的隧道磁阻模拟传感器针对流体测量应用程序
- 超声波传感器的工作原理，应用和限制
外部参考资料
石墨烯有相关
- 大英百科全书有限公司“石墨”
- 石墨烯信息，“什么是石墨烯？”
- 曼彻斯特大学，国家石墨烯研究所（NGI）
- 科学的美国人“碳仙境“（2008）
- APS新闻，“石墨烯的发现” (2004)
- 科学， ”原子薄碳膜中的电场效应“（2004年）（在工资空地后面）
- 研究，“原子薄碳膜中的电场效应“（无付费墙）
- YouTube， ”原子薄碳膜中的电场效应“（视频20分钟）
流量传感器相关
- 自然传播，”石墨烯的流动感应接触电气化“（PDF）
- 自然传播，”石墨烯的流动感应接触电气化“（非PDF Web版本）
- 自然传播，”补充信息”
- 无标题的30秒视频加视频标题
- 马萨诸塞大学，“Umass Amherst研究人员开发超敏感的流动微传感器”
提交：传感器提示
