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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：4568发布日期：2020-04-03 09:04【大中小】

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。

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