来自都柏林三一学院的石墨烯旗舰研究人员与曼彻斯特大学的国家石墨烯研究所(NGI)合作,使用石墨烯使新奇的儿童材料橡皮泥(多晶硅)导电。他们发现,利用这种导电聚合物,他们能够制造出极其灵敏的传感器。
这项研究由都柏林三一学院的乔纳森·科尔曼教授领导,与曼彻斯特大学的罗伯特·杨教授合作,可能为医疗保健和其他领域的新型廉价设备和诊断应用提供令人兴奋的可能性。该小组的研究结果已发表在主要期刊上科学。
AMBER和三一物理学院的研究员科尔曼教授以及博士后研究员康纳·博兰发现,注入石墨烯的腻子(“g腻子”)的电阻对最轻微的变形或冲击极其敏感。他们将g -腻子安装在人体实验对象的胸部和颈部,并用它来测量呼吸、脉搏甚至血压。作为应变和压力传感器,它表现出前所未有的灵敏度,比目前的传感器灵敏数百倍。g -腻子还可以作为一个非常灵敏的冲击传感器,能够探测到小蜘蛛的脚步。人们相信这种材料将在一系列医疗设备中得到应用。
科尔曼教授说:“让我们兴奋的是,当我们将石墨烯添加到聚合物(一种交联聚硅树脂)中时,我们发现了意想不到的行为。”这种材料就是众所周知的儿童玩具橡皮泥。它与我们熟悉的材料不同,当它缓慢变形时,它像粘性液体一样流动,但当它被扔到表面时,它像弹性固体一样反弹。当我们在橡皮泥中加入石墨烯时,它会导电,但是以一种非常不寻常的方式。g -腻子的电阻对变形非常敏感,即使是最轻微的应变或冲击,电阻也会急剧增加。不同寻常的是,随着时间的推移,随着腻子的自我修复,电阻慢慢恢复到接近其原始值。”
他继续说:“虽然常见的应用是将石墨烯添加到塑料中,以提高电气、机械、热和阻挡性能,但合成的复合材料通常表现如预期的那样,没有任何大的惊喜。我们在g -腻子上发现的这种行为在任何其他复合材料中都没有发现。这一独特的发现将为全球传感器制造业开辟重大可能性。”
在都柏林三一学院的初步开发工作之后,曼彻斯特大学NGI的科学家们分析了材料的结构,并能够开发出材料变形的数学模型,解释了其结构对其机械和电学性能的影响。
NGI的聚合物科学与技术教授Young教授说:“石墨烯的无穷无尽的潜在应用,从未停止让我感到惊讶。我们现在开发了一种新的高性能传感材料“g -腻子”,它可以监测变形、压力和冲击,其灵敏度非常精确,甚至可以监测小蜘蛛的脚步。
“它将在传感器领域有许多未来的应用,特别是在医疗保健领域。这项合作是在欧洲石墨烯旗舰项目的框架下进行的,都柏林三一学院和曼彻斯特大学都在其中发挥着重要作用。这是旗舰项目所取得成就的一个很好的例子。”
石墨烯旗舰的科学技术官员和管理小组主席Andrea Ferrari教授表示:“石墨烯从未停止令人惊叹,这是另一个例子。石墨烯及相关材料的应用路线图已经将传感器、复合材料和生物医学应用确定为明确的兴趣领域,这一结果验证了旗舰所采取的路径。”
了下:M2M(机器对机器)
