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【重磅】《Science》重磅文章,石墨烯+橡皮泥超级传感器!!
更新时间:2016-12-09 浏览数:

原创 2016-12-09  烯碳资讯 

 

小烯导读

爱尔兰都柏林三一学院材料科学研究中心(AMBER)的研究人员将神奇材料石墨烯和橡皮泥(聚硅氧烷)混合,得到了一种导电非常好的高灵敏传感器。来自TCDJonathan Coleman教授和曼彻斯特大学的Robert Young教授领导了这项研究,可能为医学和其他领域提供新型、廉价的诊断设备。该研究成果已经刊登在本周出版的《Science》上。

 

石墨烯的主要用途之一就是作为纳米复合材料,来提高基质材料本身的电学、力学等性质。高分子聚合物具有粘弹性,其力学性能是粘性和弹性的结合,会产生一种有趣的时间现象。虽然石墨烯-聚合物纳米复合材料的流变性被广为研究,但是,粘弹效应,尤其是低粘度性基质尚有许多值得探索之处。 

有鉴于此,Boland等人将石墨烯和轻度交联的聚硅树脂(俗称橡皮泥)混合,得到一种高性能的电力学传感材料:G-putty

 

 

1. G-putty表征

 

由于基质粘度较低,石墨烯纳米片可在聚硅树脂基质中移动和响应变形,形成移动的网络结构。这种石墨烯-聚合物纳米复合材料受到力学扭曲时就会发生断裂或重构。

 

利用这种不寻常的电力学行为,可以实现高灵敏度的检测变形和压力,甚至能够探测到一个小蜘蛛的脚印压力。

 


2. 电力学性能



 


3. 电力学传感

  

爱尔兰都柏林三一学院材料科学研究中心(AMBER)的研究人员将神奇材料石墨烯和橡皮泥(聚硅氧烷)混合,得到了一种导电非常好的高灵敏传感器。来自TCDJonathan Coleman教授和曼彻斯特大学的Robert Young教授领导了这项研究,可能为医学和其他领域提供新型、廉价的诊断设备。该研究成果已经刊登在本周出版的《Science》上。

 

Coleman教授,AMBER研究员和Trinity物理学院以及博士后研究员ConorBoland发现,注入石墨烯的橡皮泥(“G-putty”)的电阻对极其轻微的变形或冲击非常敏感。他们将G-putty安装到人类受试者的胸部和颈部,并用它来测量呼吸,脉搏甚至血压。它显示出前所未有的灵敏度,作为应变和压力的传感器,比正常传感器高数百倍的灵敏度。 G-putty也是一个非常敏感的冲击传感器,能够检测小蜘蛛的脚步声。据信,该材料将在一系列医疗装置中找到应用。

 

Coleman教授说:我们所感兴趣的是我们在聚合物中添加石墨烯时发现的意想不到的行为,这种材料是一种交联的聚硅氧烷,这种材料被称为儿童玩具腻子,当我们将石墨烯添加到腻子时,它使它导电,但是以非常不寻常的方式, G-putty对变形非常敏感,即使在最轻微的应变或冲击下,电阻也急剧增加。通常,随着时间的推移,电阻随着腻子自愈而逐渐恢复到其原始值。

 

目前常见的应用是添加石墨烯到塑料里以提高导电、机械、导热或阻隔性能,所得到的复合材料的表现如预期一样,没有太大的惊喜。但是我们发现G-putty具有在任何其他复合材料中都没有发现的这种独特的性质,这将为传感器制造开辟另一个全新的领域。

论文题目:

Sensitive electromechanical sensors using viscoelastic graphene-polymer nanocomposites

 

原文链接:

http://science.sciencemag.org/content/354/6317/1257

Science  09 Dec 2016:
Vol. 354, Issue 6317, pp. 1257-1260
DOI: 10.1126/science.aag2879

资料来源:烯碳资讯独家编辑整理,转载请注明。