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柔性线路板之新型石墨烯复合材料,或将颠覆医疗传感器领域

文章来源:医疗科技网作者:悄悄 查看手机网址
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人气:3529发布日期:2020-04-03 09:04【

  目前涉及石墨烯的所有讨论和研究,都是尝试利用该材料的柔韧特性创建复合材料,应用在可穿戴和柔性电子上,不过柔性线路板小编发现,目前大部分石墨烯复合材料都存在坚硬和不灵活的问题。

  据报道,日前来自爱尔兰的科研团队灵光乍现,将石墨烯和儿童玩具Silly Putty(彩色橡皮泥)组合在一起,瞬间点燃了纳米材料社区的激情。软板厂获悉,所产生的全新复合材料拥有广泛的应用前景,科研团队已经承诺将制造用于医疗诊断行业的超敏应变式传感器上。

  发表在《Science》杂志上的研究报告中,由爱尔兰科学基金会赞助,总部设于都柏林三一学院的 AMBER 材料科研中心发现,如果你在类似于橡皮泥这样的低粘度材料中添加纳米片,其机电性能就会产生巨大的变化。你会突然发现已经拥有了一个极端敏感的应变式传感器。

  当你对已经注入石墨烯的橡皮泥施加电压之后,哪怕是非常轻微的触摸都会对电流产生非常大的变化。而这正是应变式传感器的原理。

  负责该项目的都柏林三一学院教授Jonathan Coleman说道:“如果将含有石墨烯的橡皮泥长度拉伸1%,那么电流就会调整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的尝试,但是将石墨烯用于应变式传感器尚属首次,意味着石墨烯翻开了新的篇章。而主要的原因在于,没有人会相信这个柔软的材料能够迸发出如此强烈的增益效果。

新型石墨烯复合材料,或将颠覆医疗传感器领域

  “我们都知道人类在这方面的研究并不多,”Coleman说道:“但是我必须承认的是,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。”

  尽管Coleman坚信未来这种复合材将广泛应用于医疗传感领域,但截至目前,最明晰最重要的实例就是测量脉搏和血压。Coleman说道:“我们能够以相对直接的方式的来测量脉搏。尽管现在有丰富的医疗手段实现,但是我们的方法相对更加简单、便宜且具有持续性。”

  “这项复合材料投入商用的首个挑战就是材料的供应,不过我认为这并不是问题。”Coleman说道:“市场上有很多石墨烯的商业供应商,能够大批量供应这种材料。而且,橡皮泥是常见且容易获得的材料的。而两种材料的组合程序也相当的简单,自然可以工业化。所以,制造这种复合材料没有问题。”

  而如何将这种复合材料设计成传感设备才是真正的挑战。Coleman解释道,转换成为商品,必须拥有类似于智能手表样的外形以便于佩戴在手腕上,充分利用内部的传感材料进行监测。然后,你需要电源来产生电流并检测其中的变化。还有需要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。
  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不错,但是FPC厂了解到,他坚信当前的研究成果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。

  在对石墨烯橡皮泥进行的多项测试中,研究人员将这种符合材料分别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,对于应变式传感器和压力传感器来说,这种复合材料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:“而且,这些特性事实上和这些柔软的聚合物密切相关。”

  另人感到惊讶的是,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,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,但此前没有将石墨烯嵌入到像橡皮泥这样的柔软聚合物中。

ps:部分图片来源于网络,如有侵权,请联系我们删除

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