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    柔性线路板之新型石墨烯复合材料,或颠覆医疗传感器领域
    发布日期:2024-01-20 访问量:77

    在科技日新月异的今天,柔性电子产品已经深入到我们生活的方方面面。而在这其中,石墨烯以其独特的柔韧性和优良的电学性能,成为了科技界的新宠。近日,爱尔兰的科研团队更是将石墨烯与儿童玩具Silly Putty(彩色橡皮泥)结合,创造出一种全新的复合材料,为医疗传感器领域带来了颠覆性的创新。


    基于柔性线路板技术的柔性传感器产品


    这种新型的石墨烯复合材料展现出广泛的应用前景。在《Science》杂志上的一篇研究报告中,由爱尔兰科学基金会赞助的都柏林三一学院 AMBER 材料科研中心发现,在低粘度材料如橡皮泥中添加纳米片,其机电性能会产生巨大变化,从而形成一种极端敏感的应变式传感器。


    这种新型应变式传感器的工作原理在于,当对注入石墨烯的橡皮泥施加电压时,即使是轻微的触摸也会导致电流产生巨大变化。都柏林三一学院的教授 Jonathan Coleman 解释说:“如果将含有石墨烯的橡皮泥长度拉伸1%,电流会调整5倍。非常小的机械变化都会产生巨大的电流变化。”


    尽管将石墨烯添加到聚合物中已经进行了大量尝试,但将石墨烯用于应变式传感器尚属首次。主要原因在于,之前没有人相信这种柔软的材料能产生如此强烈的增益效果。然而,Coleman 教授和他的团队成功地证明了这种复合材料的潜力。


    “我们都知道人类在这方面的研究并不多,但我必须承认的是,我们从未想过这种新型复合材料能呈现如此有趣的实验结果。”Coleman 表示。


    这种复合材料最清晰和最重要的应用实例是测量脉搏和血压。Coleman 教授表示:“我们能够以相对直接的方式测量脉搏。尽管现在有许多医疗手段可以实现这一点,但我们的方法相对更加简单、便宜且具有持续性。”


    然而,如何将这种复合材料设计成传感设备是真正的挑战。Coleman 解释说,要将其转化为商品,必须拥有类似于智能手表的外形以便于佩戴在手腕上,并充分利用内部的传感材料进行监测。此外,还需要电源来产生电流并检测其中的变化,以及创建相应的通信系统,将这些信号传输至移动手机上,通过应用来收集和分析数据。


    柔性线路板之新型石墨烯复合材料,或颠覆医疗传感器领域


    FPC厂了解,尽管 Coleman 和他的同事共同研发的应变式传感器的敏感度已经相当不错,但这项研究仅仅只是提供了全新的复合材料制造方法。基于这项研究,未来将会诞生更敏感的传感技术。在多项对石墨烯橡皮泥进行的测试中,研究人员将其放置在人的胸部和颈部,用来测量呼吸、脉搏和血压。研究结果表明,这种复合材料对于应变式传感器和压力传感器来说拥有前所未有的灵敏度,是现有传感器的数百倍。


    “我们发现,当你将石墨烯和此类极软聚合物组合在一起的时候,它们不仅完全胜任应变式传感器的角色,而且跟目前我们创建的传感器相隔几光年的距离。”Coleman 表示。他还补充说:“而且,这些特性事实上和这些柔软的聚合物密切相关。”


    令人惊讶的是,此前在该领域将石墨烯和低粘度聚合物结合的研究几乎没有。这主要是因为陷入了思维误区,尝试利用石墨烯的柔软特性将材料变得更软。因此在此前尝试的融合中,往往选择了质地坚硬的聚合物,在引入石墨烯之后并未得到预期效果,甚至某些复合材料反而变得更坚硬了。尽管有尝试过将石墨烯和柔软的聚合物进行整合,但此前从未将石墨烯嵌入到像橡皮泥这样的柔软聚合物中。


    总结来说,爱尔兰科研团队的这项研究不仅为医疗传感器领域带来了革命性的创新,也为柔性电子产品的发展开辟了新的道路。这种新型的石墨烯复合材料以其出色的柔韧性和超高的灵敏度,有望成为未来医疗设备和柔性电子产品的核心组件。随着研究的深入和技术的成熟,我们期待这种颠覆性的新材料能够早日从实验室走向市场,为人类的生活带来更多便利和可能性。