《灵活透明的石墨烯压力传感器》

  • 来源专题:纳米科技
  • 编译者: chenfang
  • 发布时间:2016-03-28
  • 东京大学的研究人员与美国研究所已经开发出一种透明、可弯曲和敏感压力传感器。研究人员表示,医疗从业者可能有一天能够通过身体屏幕使用压敏橡胶手套检测乳腺癌的肿瘤,通过这种新开发的传感器得以实现。压力传感器封装,符合手指的形状,同时准确地测量压力分布,传统压力传感器等软表面足够灵活,足以适应人类的皮肤,但是他们不能准确测量压力变化。一旦扭曲或褶皱,使他们不适合使用在复杂和表面移动。此外,很难减少低于100微米的厚度,因为限制在当前生产方法。为了解决这些问题,研究生院已经开发出一种nanofiber-type压力传感器,可以测量压力分布的圆形表面和维护其传感精度。该传感器大约有144微米厚,可以测量压力位置。

相关报告
  • 《清华大学仿生石墨烯压力传感器研究取得重要进展》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2018-03-02
    •  1月29日,清华大学微电子系任天令教授团队在《美国化学学会·纳米》(ACS Nano)上发表了题为《仿生针刺随机分布结构的高灵敏度和宽线性范围石墨烯压力传感器》(Epidermis Microstructure Inspired Graphene Pressure Sensor with Random Distributed Spinosum for High Sensitivity and Large Linearity)的研究成果,由人体皮肤感知微结构出发提出相似的仿生结构,通过微结构和分布模式的结合解决了灵敏度和线性范围之间的矛盾,为力学器件性能的综合提升提供了一种全新的思路。   近年来,柔性力学微纳传感器特别是在人体生理信息监测和检测方面成为学术界的研究热点,同时也有大量相关产业公司相继成立。相比于传统的硅基器件,由于具有舒适性、贴合性和可穿戴性等方面的特点而广泛应用于人体物理和化学活动的监测,但作为力学器件的两个重要指标灵敏度和线性度之间的矛盾一直未能得到很好的解决。通常制备出的器件都需要以牺牲一个指标而为提升另一个指标服务,这往往限制了其实际应用的范围,解决这一矛盾成研究难点。       (从上到下,从左到右)皮肤的微结构示意图,皮肤微结构和仿生结构照片,线性度和灵敏度与前人工作性能对比,腕部脉搏和呼吸监测结果。   任天令课题组基于人体皮肤,特别是指尖对于不同大小应力的高灵敏响应特点,根据对其微结构的研究提出了相似结构的制备。通过砂纸作为模板倒模成型柔性的基底,利用氧化石墨烯在高温下还原后作为力学敏感层,制备出具有针刺形貌和随机分布的压力传感器。该传感器表现出优异的稳定性、快速响应和低探测极限,实现了在更宽线性测量范围的高灵敏度。其中针刺结构之间接触面积突变主要贡献出高的灵敏度,随机分布主要贡献宽的线性范围,通过两者结合在很大程度上解决了这一对矛盾。   正是由于该传感器高的灵敏度和宽线性范围,课题组成功了应用于对人体各种生理活动的监测,例如脉搏、呼吸和声音识别,还实现对走、跑、跳等走路姿态的监控,以及对走路步态的监测。利用可穿戴的高性能力学传感器对人体各种生理活动参数的获取将会在个人健康和医疗方面具有重要的实际意义,具有重大的应用前景。   该研究成果得到了国家自然基金重点项目和科技部项目的支持。
  • 《通过卟啉功能化改进石墨烯的光和化学反应,用于柔性、透明和敏感的传感器》

    • 来源专题:纳米科技
    • 编译者:郭文姣
    • 发布时间:2019-03-18
    • 用有机分子对石墨烯进行功能化有利于实现高性能石墨烯传感器,因为功能化可以提供比原始石墨烯性能更高的功能。虽然基于有机-石墨烯杂化的各种类型的传感器已经开发出来,但功能化过程的厚度控制/可靠性较差或需要后处理,传感器应用依赖于传统的刚性基板,如SiO2/Si。本文展示了一种用于敏感紫外检测和化学传感的柔性透明金属卟啉(MPP)-石墨烯混合材料。MPP具有很强的光吸收、氧化还原化学和催化活性,只需一步蒸发就能沉积到石墨烯上。光学和电子表征证实,在保持石墨烯优异电子性能的同时,MPP成功地功能化了石墨烯。mpp功能化大大提高了石墨烯的光敏和化学传感性能,使其对紫外光(365纳米)和甲苯的灵敏度提高了200%以上。同时,mpp -石墨烯传感器在弯曲条件下的电阻变化不大,在可见光范围内的透光率显著。基于mpp -石墨烯混合材料的优异性能,包括高灵敏度、灵活性、透明性,以及mpp功能化的易用性和成本效益,它将是一个有前景的柔性和透明传感器应用的候选人。 ——文章发布于2019年3月14日