石墨烯硅胶传感器可用于用于健身追踪器

2020年4月13日 分类:石墨烯新闻 作者:石墨烯联盟

研究人员发明了一种结合纳米技术和3D打印技术的新型传感器技术,这种技术可以制造出一种耐用、灵活的产品,从而可以产生新的可穿戴技术浪潮。

该传感器由加拿大滑铁卢大学的工程师开发,旨在监控从生命体征到运动成绩的一切事物。这项新技术将硅橡胶与超薄石墨烯片层结合在一起,是制作腕带或跑鞋鞋垫的理想材料。当橡胶材料弯曲或移动时,嵌入在其蜂窝状结构中的高导电纳米级石墨烯就会产生电信号。

机械和机电电子工程学教授Ehsan Toyserkani表示,这种橡胶石墨烯传感器可以与电子元件搭配使用,制成可穿戴设备,记录心率和呼吸频率,记录运动员跑步时施加的力量,让医生远程监控患者,以及许多其他潜在的应用。“硅橡胶为我们提供了生物监测应用所需的灵活性和耐久性,而添加的嵌入式石墨烯使其成为一种有效的传感器。它们整合为一个部分。”Toyserkani说,他也是滑铁卢多尺度增材制造(MSAM)实验室研究主任。

使用了最新的最先进的3D打印设备和工艺来制造具有如此复杂内部特征的硅橡胶结构。这种石墨烯硅胶材料除了具有高导电性外,还具有极高的柔韧性和耐用性。可以承受最恶劣的环境,极端的温度和湿度,甚至可以手洗。该材料和3D打印工艺可以精确地适应用户的身体形状,同时与现有可穿戴设备相比还提高了舒适度,并且由于其制备工艺简单从而降低了制造成本。来自加利福尼亚大学洛杉矶分校和英属哥伦比亚大学的研究人员共同参与了这个项目。

图1(a,b)为制造特定形状柔性多孔传感器的两种不同的涂覆方法示意图。在第一种类型的传感器(即表面沉积石墨烯(SDG)涂层(图1(a)))中,石墨烯通过与SR的非共价相互作用而浸涂在多孔SR的互连表面图1(a)IV)上。在第二种方法制造的传感器(即表面嵌入石墨烯(SEG)涂层(图1(b))中,多孔的SRs表面连续掺杂一层薄薄的GnP,使GnP很好地集成在SR聚合物中。

根据GlobalData的数据显示,虽然智能手表目前在可穿戴技术领域占据主导地位,但健身追踪器的日使用率正在上升(至少在成熟经济体是这样),许多健身追踪器公司正在探索医疗服务领域的增长机会。将传感器整合到可塑和弹性材料中的能力,可能是可穿戴健身追踪器向专业人士和消费者的进一步普及。

相关文献:https://doi.org/10.1021/acsnano.9b06283

文章来源:Carbontech

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