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新聞動(dòng)態(tài)
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石墨烯紙基壓力傳感器取得重大進(jìn)展

作者:中國(guó)科學(xué)院成都有機(jī)化學(xué)有限公司 來(lái)源:http://www.sikpqwc.cn 日期:2018-05-16 11:17:24


       近日,清華大學(xué)微納電子系任天令教授團(tuán)隊(duì)在《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)·納米》(ACSNano)上發(fā)表了題為《用于動(dòng)作探測(cè)的石墨烯紙基壓力傳感器》(“Graphene-PaperPressureSensorforDetectingHumanMotions”)的研究論文,實(shí)現(xiàn)了石墨烯紙壓力傳感器靈敏度的進(jìn)一步提升,此項(xiàng)成果對(duì)于柔性智能可穿戴傳感器的發(fā)展具有重大意義。
柔性力學(xué)器件近些年來(lái)受到了學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。相比傳統(tǒng)硬質(zhì)基底器件,柔性力學(xué)器件在不犧牲性能的基礎(chǔ)上,大大提升了器件的可變形性,從而使其能夠適應(yīng)更為復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景,尤其適合可穿戴應(yīng)用。石墨烯材料自2004年被發(fā)現(xiàn)以來(lái),被廣泛應(yīng)用于柔性力學(xué)器件中,這得益于其獨(dú)特的電學(xué)、力學(xué)等特性,石墨烯力學(xué)器件具有很高的靈敏度。然而,現(xiàn)有石墨烯力學(xué)傳感器面臨諸多問(wèn)題,存在制備工藝復(fù)雜、重復(fù)性與一致性較差、良品率低等缺點(diǎn),距離實(shí)際應(yīng)用仍有較大距離。

石墨烯紙基壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖,該器件能夠有效探測(cè)脈搏、呼吸等生理參數(shù)

任天令教授團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出了石墨烯紙基壓力傳感器的新方法,可通過(guò)熱還原手段,將多層混合的氧化石墨烯溶液與紙材料轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄬邮┘垺@檬┘垖娱g的空氣通道以及紙材料獨(dú)特的微孔結(jié)構(gòu),使石墨烯紙?jiān)趬毫ψ饔孟拢柚蛋l(fā)生顯著變化,從而大幅度提高了對(duì)壓力的探測(cè)靈敏度。通過(guò)選取適當(dāng)?shù)氖┘堫愋秃图埖膶訑?shù),還可以進(jìn)一步提升壓力傳感器的靈敏度。該器件在可穿戴應(yīng)用方面可以實(shí)現(xiàn)脈搏、呼吸以及多種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的精確檢測(cè)。此外,這一新型石墨烯紙基器件還具有環(huán)保、低成本、高柔性等突出優(yōu)點(diǎn)。

近年來(lái),任天令教授致力于研究突破傳統(tǒng)器件的局限性,為新一代微納電子器件技術(shù)奠定基礎(chǔ),尤其關(guān)注石墨烯傳感器的基礎(chǔ)研究與應(yīng)用探索,在新型石墨烯聲學(xué)器件和各類傳感器件方面獲得了多項(xiàng)重要?jiǎng)?chuàng)新成果,如柔性石墨烯發(fā)聲器件、智能石墨烯人工喉、新型石墨烯阻變存儲(chǔ)器、光譜可調(diào)的石墨烯發(fā)光器件、石墨烯仿生突觸器件、可調(diào)石墨烯應(yīng)力傳感器等,相關(guān)成果發(fā)表在《自然·通訊》(NatureCommunications)、《先進(jìn)材料》(AdvancedMaterials)、《納米快訊》(NanoLetters)、《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)·納米》(ACSNano)等知名學(xué)術(shù)期刊上。

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