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【重磅】《Science》重磅文章,石墨烯+橡皮泥超級傳感器??!
更新時間:2016-12-09 瀏覽數:

原創 2016-12-09  烯碳資訊 

 

小烯導讀

愛爾蘭都柏林三一學院材料科學研究中心(AMBER)的研究人員將神奇材料石墨烯和橡皮泥(聚硅氧烷)混合,得到了一種導電非常好的高靈敏傳感器。來自TCDJonathan Coleman教授和曼徹斯特大學的Robert Young教授領導了這項研究,可能為醫學和其他領域提供新型、廉價的診斷設備。該研究成果已經刊登在本周出版的《Science》上。

 

石墨烯的主要用途之一就是作為納米復合材料,來提高基質材料本身的電學、力學等性質。高分子聚合物具有粘彈性,其力學性能是粘性和彈性的結合,會產生一種有趣的時間現象。雖然石墨烯-聚合物納米復合材料的流變性被廣為研究,但是,粘彈效應,尤其是低粘度性基質尚有許多值得探索之處。 

有鑒于此,Boland等人將石墨烯和輕度交聯的聚硅樹脂(俗稱橡皮泥)混合,得到一種高性能的電力學傳感材料:G-putty。

 

 

1. G-putty表征

 

由于基質粘度較低,石墨烯納米片可在聚硅樹脂基質中移動和響應變形,形成移動的網絡結構。這種石墨烯-聚合物納米復合材料受到力學扭曲時就會發生斷裂或重構。

 

利用這種不尋常的電力學行為,可以實現高靈敏度的檢測變形和壓力,甚至能夠探測到一個小蜘蛛的腳印壓力。

 


2. 電力學性能



 


3. 電力學傳感

  

愛爾蘭都柏林三一學院材料科學研究中心(AMBER)的研究人員將神奇材料石墨烯和橡皮泥(聚硅氧烷)混合,得到了一種導電非常好的高靈敏傳感器。來自TCDJonathan Coleman教授和曼徹斯特大學的Robert Young教授領導了這項研究,可能為醫學和其他領域提供新型、廉價的診斷設備。該研究成果已經刊登在本周出版的《Science》上。

 

Coleman教授,AMBER研究員和Trinity物理學院以及博士后研究員ConorBoland發現,注入石墨烯的橡皮泥(“G-putty”)的電阻對極其輕微的變形或沖擊非常敏感。他們將G-putty安裝到人類受試者的胸部和頸部,并用它來測量呼吸,脈搏甚至血壓。它顯示出前所未有的靈敏度,作為應變和壓力的傳感器,比正常傳感器高數百倍的靈敏度。 G-putty也是一個非常敏感的沖擊傳感器,能夠檢測小蜘蛛的腳步聲。據信,該材料將在一系列醫療裝置中找到應用。

 

Coleman教授說:我們所感興趣的是我們在聚合物中添加石墨烯時發現的意想不到的行為,這種材料是一種交聯的聚硅氧烷,這種材料被稱為兒童玩具膩子,當我們將石墨烯添加到膩子時,它使它導電,但是以非常不尋常的方式, G-putty對變形非常敏感,即使在最輕微的應變或沖擊下,電阻也急劇增加。通常,隨著時間的推移,電阻隨著膩子自愈而逐漸恢復到其原始值。

 

目前常見的應用是添加石墨烯到塑料里以提高導電、機械、導熱或阻隔性能,所得到的復合材料的表現如預期一樣,沒有太大的驚喜。但是我們發現G-putty具有在任何其他復合材料中都沒有發現的這種獨特的性質,這將為傳感器制造開辟另一個全新的領域。

論文題目:

Sensitive electromechanical sensors using viscoelastic graphene-polymer nanocomposites

 

原文鏈接:

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

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

資料來源:烯碳資訊獨家編輯整理,轉載請注明。

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