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新型石墨烯柔性傳感器取得重大進(jìn)展
更新時(shí)間:2018-09-03   點(diǎn)擊次數(shù):2848次

導(dǎo)讀: 該傳感器呈現(xiàn)出一種全新的特性,顯示出負(fù)電阻變化特征,傳感器與衣物貼合,可以直接縫制在衣物上用于檢測(cè)腹式呼吸速率、脈搏等。該傳感器真正實(shí)現(xiàn)了與服裝的集成,在生理信息檢測(cè)和人體活動(dòng)監(jiān)測(cè)等方面有著重大的應(yīng)用前景。

從清華新聞網(wǎng)獲悉,8月28日,清華大學(xué)微納電子系任天令教授團(tuán)隊(duì)在《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)納米》(ACS Nano)上發(fā)表了題為《用于人體運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的負(fù)電阻變化石墨烯織物應(yīng)變傳感器》(“Graphene Textile Strain Sensor with Negative Resistance Variation for Human Motion Detection”)的研究論文。該傳感器呈現(xiàn)出一種全新的特性,顯示出負(fù)電阻變化特征,傳感器與衣物貼合,可以直接縫制在衣物上用于檢測(cè)腹式呼吸速率、脈搏等。該傳感器真正實(shí)現(xiàn)了與服裝的集成,在生理信息檢測(cè)和人體活動(dòng)監(jiān)測(cè)等方面有著重大的應(yīng)用前景。

近年來(lái),柔性力學(xué)傳感器在人體生理信號(hào)檢測(cè)方面的應(yīng)用已經(jīng)日漸成為了學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的電阻型力學(xué)傳感器大多采用的是導(dǎo)電材料與高分子柔性襯底的結(jié)合體制備而成,雖然也具有柔性特點(diǎn),但是由于高分子的不透氣性,長(zhǎng)時(shí)間與人體接觸會(huì)造成不適感。

任天令教授團(tuán)隊(duì)基于高溫還原石墨烯,將石墨烯與織物相結(jié)合,不需要傳統(tǒng)的高分子聚合物進(jìn)行塑封,真正實(shí)現(xiàn)了器件與衣物的融合。通過(guò)電阻變化對(duì)人體各種運(yùn)動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。器件經(jīng)過(guò)水洗處理,依然保持較高的穩(wěn)定性,石墨烯起到“染色劑”的作用,對(duì)衣物進(jìn)行染色,賦予器件優(yōu)異的性能。該器件在監(jiān)測(cè)人體生理信號(hào)方面有著優(yōu)異的性能,例如脈搏,腹式呼吸,關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)和面部表情,還能實(shí)現(xiàn)對(duì)走,跑等走路姿態(tài)的監(jiān)測(cè)。

近年來(lái),任天令教授致力于石墨烯器件的基礎(chǔ)研究和實(shí)用化應(yīng)用的探索,尤其關(guān)注研究突破傳統(tǒng)器件限制的新型微納電子器件,在新型石墨烯聲學(xué)器件和各類傳感器件方面已獲得了多項(xiàng)創(chuàng)新成果,如柔性石墨烯發(fā)聲器件、新型石墨烯阻變存儲(chǔ)器、光譜可調(diào)的石墨烯發(fā)光器件、石墨烯仿生突觸器件、可調(diào)石墨烯應(yīng)力傳感器、仿生石墨烯壓力傳感器、極低功耗石墨烯鈣鈦礦阻變存儲(chǔ)器等相關(guān)成果,有多篇論文發(fā)表于《自然通訊》(Nature Communications)《先進(jìn)材料》(Advanced Materials)《納米快報(bào)》(Nano Letters)《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)納米》(ACS Nano)等學(xué)術(shù)期刊。

清華大學(xué)微納電子系碩士生楊珍、博士生龐于為文章的共同作者,微納電子系任天令教授及其團(tuán)隊(duì)教師楊軼副教授為論文的通訊作者,該研究成果得到了國(guó)家自然基金重點(diǎn)項(xiàng)目和科技部項(xiàng)目的支持。

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