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小烯導(dǎo)讀
愛爾蘭都柏林三一學(xué)院材料科學(xué)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(dǎo)電非常好的高靈敏傳感器。來自TCD的Jonathan Coleman教授和曼徹斯特大學(xué)的Robert Young教授領(lǐng)導(dǎo)了這項研究，可能為醫(yī)學(xué)和其他領(lǐng)域提供新型、廉價的診斷設(shè)備。該研究成果已經(jīng)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(fù)合材料，來提高基質(zhì)材料本身的電學(xué)、力學(xué)等性質(zhì)。高分子聚合物具有粘彈性，其力學(xué)性能是粘性和彈性的結(jié)合，會產(chǎn)生一種有趣的時間現(xiàn)象。雖然石墨烯-聚合物納米復(fù)合材料的流變性被廣為研究，但是，粘彈效應(yīng)，尤其是低粘度性基質(zhì)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(lián)的聚硅樹脂（俗稱橡皮泥）混合，得到一種高性能的電力學(xué)傳感材料：G-putty。
圖1. G-putty表征
由于基質(zhì)粘度較低，石墨烯納米片可在聚硅樹脂基質(zhì)中移動和響應(yīng)變形，形成移動的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種石墨烯-聚合物納米復(fù)合材料受到力學(xué)扭曲時就會發(fā)生斷裂或重構(gòu)。
利用這種不尋常的電力學(xué)行為，可以實現(xiàn)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。
圖2. 電力學(xué)性能
圖3. 電力學(xué)傳感
愛爾蘭都柏林三一學(xué)院材料科學(xué)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(dǎo)電非常好的高靈敏傳感器。來自TCD的Jonathan Coleman教授和曼徹斯特大學(xué)的Robert Young教授領(lǐng)導(dǎo)了這項研究，可能為醫(yī)學(xué)和其他領(lǐng)域提供新型、廉價的診斷設(shè)備。該研究成果已經(jīng)刊登在本周出版的《Science》上。
Coleman教授，AMBER研究員和Trinity物理學(xué)院以及博士后研究員ConorBoland發(fā)現(xiàn)，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(yīng)變和壓力的傳感器，比正常傳感器高數(shù)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(jù)信，該材料將在一系列醫(yī)療裝置中找到應(yīng)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(fā)現(xiàn)的意想不到的行為，這種材料是一種交聯(lián)的聚硅氧烷，這種材料被稱為兒童玩具膩子，當(dāng)我們將石墨烯添加到膩子時，它使它導(dǎo)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(yīng)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(fù)到其原始值。
目前常見的應(yīng)用是添加石墨烯到塑料里以提高導(dǎo)電、機械、導(dǎo)熱或阻隔性能，所得到的復(fù)合材料的表現(xiàn)如預(yù)期一樣，沒有太大的驚喜。但是我們發(fā)現(xiàn)G-putty具有在任何其他復(fù)合材料中都沒有發(fā)現(xiàn)的這種獨特的性質(zhì)，這將為傳感器制造開辟另一個全新的領(lǐng)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(zhuǎn)載請注明。
