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在科技日新月異的今天，柔性電子產(chǎn)品已經(jīng)深入到我們生活的方方面面。而在這其中，石墨烯以其獨特的柔韌性和優(yōu)良的電學性能，成為了科技界的新寵。近日，愛爾蘭的科研團隊更是將石墨烯與兒童玩具Silly Putty（彩色橡皮泥）結(jié)合，創(chuàng)造出一種全新的復合材料，為醫(yī)療傳感器領域帶來了顛覆性的創(chuàng)新。
這種新型的石墨烯復合材料展現(xiàn)出廣泛的應用前景。在《Science》雜志上的一篇研究報告中，由愛爾蘭科學基金會贊助的都柏林三一學院 AMBER 材料科研中心發(fā)現(xiàn)，在低粘度材料如橡皮泥中添加納米片，其機電性能會產(chǎn)生巨大變化，從而形成一種極端敏感的應變式傳感器。
這種新型應變式傳感器的工作原理在于，當對注入石墨烯的橡皮泥施加電壓時，即使是輕微的觸摸也會導致電流產(chǎn)生巨大變化。都柏林三一學院的教授 Jonathan Coleman 解釋說：“如果將含有石墨烯的橡皮泥長度拉伸1%，電流會調(diào)整5倍。非常小的機械變化都會產(chǎn)生巨大的電流變化?！?/strong>
盡管將石墨烯添加到聚合物中已經(jīng)進行了大量嘗試，但將石墨烯用于應變式傳感器尚屬首次。主要原因在于，之前沒有人相信這種柔軟的材料能產(chǎn)生如此強烈的增益效果。然而，Coleman 教授和他的團隊成功地證明了這種復合材料的潛力。
“我們都知道人類在這方面的研究并不多，但我必須承認的是，我們從未想過這種新型復合材料能呈現(xiàn)如此有趣的實驗結(jié)果。”Coleman 表示。
這種復合材料最清晰和最重要的應用實例是測量脈搏和血壓。Coleman 教授表示：“我們能夠以相對直接的方式測量脈搏。盡管現(xiàn)在有許多醫(yī)療手段可以實現(xiàn)這一點，但我們的方法相對更加簡單、便宜且具有持續(xù)性?！?/strong>
然而，如何將這種復合材料設計成傳感設備是真正的挑戰(zhàn)。Coleman 解釋說，要將其轉(zhuǎn)化為商品，必須擁有類似于智能手表的外形以便于佩戴在手腕上，并充分利用內(nèi)部的傳感材料進行監(jiān)測。此外，還需要電源來產(chǎn)生電流并檢測其中的變化，以及創(chuàng)建相應的通信系統(tǒng)，將這些信號傳輸至移動手機上，通過應用來收集和分析數(shù)據(jù)。
據(jù) FPC廠了解，盡管 Coleman 和他的同事共同研發(fā)的應變式傳感器的敏感度已經(jīng)相當不錯，但這項研究僅僅只是提供了全新的復合材料制造方法?；谶@項研究，未來將會誕生更敏感的傳感技術(shù)。在多項對石墨烯橡皮泥進行的測試中，研究人員將其放置在人的胸部和頸部，用來測量呼吸、脈搏和血壓。研究結(jié)果表明，這種復合材料對于應變式傳感器和壓力傳感器來說擁有前所未有的靈敏度，是現(xiàn)有傳感器的數(shù)百倍。
“我們發(fā)現(xiàn)，當你將石墨烯和此類極軟聚合物組合在一起的時候，它們不僅完全勝任應變式傳感器的角色，而且跟目前我們創(chuàng)建的傳感器相隔幾光年的距離?！?/strong>Coleman 表示。他還補充說：“而且，這些特性事實上和這些柔軟的聚合物密切相關?！?/strong>
令人驚訝的是，此前在該領域?qū)⑹┖偷驼扯染酆衔锝Y(jié)合的研究幾乎沒有。這主要是因為陷入了思維誤區(qū)，嘗試利用石墨烯的柔軟特性將材料變得更軟。因此在此前嘗試的融合中，往往選擇了質(zhì)地堅硬的聚合物，在引入石墨烯之后并未得到預期效果，甚至某些復合材料反而變得更堅硬了。盡管有嘗試過將石墨烯和柔軟的聚合物進行整合，但此前從未將石墨烯嵌入到像橡皮泥這樣的柔軟聚合物中。
總結(jié)來說，愛爾蘭科研團隊的這項研究不僅為醫(yī)療傳感器領域帶來了革命性的創(chuàng)新，也為柔性電子產(chǎn)品的發(fā)展開辟了新的道路。這種新型的石墨烯復合材料以其出色的柔韌性和超高的靈敏度，有望成為未來醫(yī)療設備和柔性電子產(chǎn)品的核心組件。隨著研究的深入和技術(shù)的成熟，我們期待這種顛覆性的新材料能夠早日從實驗室走向市場，為人類的生活帶來更多便利和可能性。
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