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    柔性線(xiàn)路板之新型石墨烯復合材料,或顛覆醫療傳感器領(lǐng)域
    發(fā)布日期:2024-01-20 訪(fǎng)問(wèn)量:507

    在科技日新月異的今天,柔性電子產(chǎn)品已經(jīng)深入到我們生活的方方面面。而在這其中,石墨烯以其獨特的柔韌性和優(yōu)良的電學(xué)性能,成為了科技界的新寵。近日,愛(ài)爾蘭的科研團隊更是將石墨烯與兒童玩具Silly Putty(彩色橡皮泥)結合,創(chuàng )造出一種全新的復合材料,為醫療傳感器領(lǐng)域帶來(lái)了顛覆性的創(chuàng )新。


    基于柔性線(xiàn)路板技術(shù)的柔性傳感器產(chǎn)品


    這種新型的石墨烯復合材料展現出廣泛的應用前景。在《Science》雜志上的一篇研究報告中,由愛(ài)爾蘭科學(xué)基金會(huì )贊助的都柏林三一學(xué)院 AMBER 材料科研中心發(fā)現,在低粘度材料如橡皮泥中添加納米片,其機電性能會(huì )產(chǎn)生巨大變化,從而形成一種極端敏感的應變式傳感器。


    這種新型應變式傳感器的工作原理在于,當對注入石墨烯的橡皮泥施加電壓時(shí),即使是輕微的觸摸也會(huì )導致電流產(chǎn)生巨大變化。都柏林三一學(xué)院的教授 Jonathan Coleman 解釋說(shuō):“如果將含有石墨烯的橡皮泥長(cháng)度拉伸1%,電流會(huì )調整5倍。非常小的機械變化都會(huì )產(chǎn)生巨大的電流變化?!?/strong>


    盡管將石墨烯添加到聚合物中已經(jīng)進(jìn)行了大量嘗試,但將石墨烯用于應變式傳感器尚屬首次。主要原因在于,之前沒(méi)有人相信這種柔軟的材料能產(chǎn)生如此強烈的增益效果。然而,Coleman 教授和他的團隊成功地證明了這種復合材料的潛力。


    “我們都知道人類(lèi)在這方面的研究并不多,但我必須承認的是,我們從未想過(guò)這種新型復合材料能呈現如此有趣的實(shí)驗結果。”Coleman 表示。


    這種復合材料最清晰和最重要的應用實(shí)例是測量脈搏和血壓。Coleman 教授表示:“我們能夠以相對直接的方式測量脈搏。盡管現在有許多醫療手段可以實(shí)現這一點(diǎn),但我們的方法相對更加簡(jiǎn)單、便宜且具有持續性?!?/strong>


    然而,如何將這種復合材料設計成傳感設備是真正的挑戰。Coleman 解釋說(shuō),要將其轉化為商品,必須擁有類(lèi)似于智能手表的外形以便于佩戴在手腕上,并充分利用內部的傳感材料進(jìn)行監測。此外,還需要電源來(lái)產(chǎn)生電流并檢測其中的變化,以及創(chuàng )建相應的通信系統,將這些信號傳輸至移動(dòng)手機上,通過(guò)應用來(lái)收集和分析數據。


    柔性線(xiàn)路板之新型石墨烯復合材料,或顛覆醫療傳感器領(lǐng)域


    FPC廠(chǎng)了解,盡管 Coleman 和他的同事共同研發(fā)的應變式傳感器的敏感度已經(jīng)相當不錯,但這項研究?jì)H僅只是提供了全新的復合材料制造方法?;谶@項研究,未來(lái)將會(huì )誕生更敏感的傳感技術(shù)。在多項對石墨烯橡皮泥進(jìn)行的測試中,研究人員將其放置在人的胸部和頸部,用來(lái)測量呼吸、脈搏和血壓。研究結果表明,這種復合材料對于應變式傳感器和壓力傳感器來(lái)說(shuō)擁有前所未有的靈敏度,是現有傳感器的數百倍。


    “我們發(fā)現,當你將石墨烯和此類(lèi)極軟聚合物組合在一起的時(shí)候,它們不僅完全勝任應變式傳感器的角色,而且跟目前我們創(chuàng )建的傳感器相隔幾光年的距離?!?/strong>Coleman 表示。他還補充說(shuō):“而且,這些特性事實(shí)上和這些柔軟的聚合物密切相關(guān)?!?/strong>


    令人驚訝的是,此前在該領(lǐng)域將石墨烯和低粘度聚合物結合的研究幾乎沒(méi)有。這主要是因為陷入了思維誤區,嘗試利用石墨烯的柔軟特性將材料變得更軟。因此在此前嘗試的融合中,往往選擇了質(zhì)地堅硬的聚合物,在引入石墨烯之后并未得到預期效果,甚至某些復合材料反而變得更堅硬了。盡管有嘗試過(guò)將石墨烯和柔軟的聚合物進(jìn)行整合,但此前從未將石墨烯嵌入到像橡皮泥這樣的柔軟聚合物中。


    總結來(lái)說(shuō),愛(ài)爾蘭科研團隊的這項研究不僅為醫療傳感器領(lǐng)域帶來(lái)了革命性的創(chuàng )新,也為柔性電子產(chǎn)品的發(fā)展開(kāi)辟了新的道路。這種新型的石墨烯復合材料以其出色的柔韌性和超高的靈敏度,有望成為未來(lái)醫療設備和柔性電子產(chǎn)品的核心組件。隨著(zhù)研究的深入和技術(shù)的成熟,我們期待這種顛覆性的新材料能夠早日從實(shí)驗室走向市場(chǎng),為人類(lèi)的生活帶來(lái)更多便利和可能性。