石墨烯+橡皮泥=超級(jí)傳感器

石墨烯的主要用途之一就是在納米復(fù)合材料中，提高基質(zhì)材料的電學(xué)、力學(xué)等性能。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(huì)產(chǎn)生一種有趣的時(shí)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，愛(ài)爾蘭都柏林三一學(xué)院材料科學(xué)研究中心(AMBER)的研究人員將石墨烯和橡皮泥(聚硅氧烷)混合，得到了一種導(dǎo)電性非常好的高靈敏傳感器：注入石墨烯的橡皮泥(G-putty)。由于基質(zhì)粘度較低，石墨烯納米片可在聚硅樹(shù)脂基質(zhì)中移動(dòng)和響應(yīng)變形，形成移動(dòng)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(shí)就會(huì)發(fā)生斷裂或重構(gòu)。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)， G-putty對(duì)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(shí)間的推移，電阻隨著橡皮泥自愈而逐漸恢復(fù)到原始值。他們將G-putty安裝到人類(lèi)受試者的胸部和頸部，并用它來(lái)測(cè)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，G-putty具有比正常傳感器高數(shù)百倍的靈敏度。G-putty也是一個(gè)非常敏感的沖擊傳感器，甚至能夠探測(cè)到一個(gè)小蜘蛛的腳印壓力。據(jù)信，該材料將在一系列醫(yī)療裝置中找到應(yīng)用。

12月9日，Science以“Sensitive Electromechanical Sensors using Viscoelastic Graphene-Polymer Nanocomposites”為題刊登了該研究成果。Coleman教授說(shuō)：“我們所感興趣的是在聚合物中添加石墨烯時(shí)，橡皮泥以不同尋常的方式獲得了導(dǎo)電性。我們?cè)谄渌麖?fù)合材料中都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這種獨(dú)特的性質(zhì)。G-putty將為傳感器制造開(kāi)辟另一個(gè)全新的領(lǐng)域。”

(摘編自烯碳次訊)