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石墨烯通过动物行为——传感器

石墨烯通过动物行为——传感器

高度灵活和灵敏的应变传感器是可穿戴电子设备和石墨烯压阻效应的重要组成部分,结合其他特性,如超透明性,卓越的机械灵活性和稳定性,高恢复性和载流子迁移率,使其成为一个非常灵活和敏感的应变传感器。用于制造高灵敏度应变传感器的有希望的材料。

这些传感器的潜在应用领域可以在柔性显示技术,机器人技术,智能服装,电子皮肤,身体监测,人机界面,体外诊断和可植入设备中找到。

研究人员已经展示了高灵敏度石墨烯应变传感器的例子,例如可穿戴无线乐器或双功能传感器和开关。

由于蜘蛛网具有高度的灵活性,香港的科学家们开发了一种新型设计,用于基于弹性体填充的石墨烯织物(E-GWF)结构的高度灵活和灵敏的压阻式传感器。该技术模仿蜘蛛网的独特核 – 壳结构。对于许多新兴的实际应用,该制造方法还可以扩展到其他1D和2D材料。

除了出色的传感能力外,由于互连石墨烯管的可逆裂缝和重新连接,E-GWF还显示出在大应变下的异常切换行为。

“高灵敏度,柔韧性,拉伸性和的组合使可穿戴等应变传感器蛛网适合于安装在人体皮肤上,”, 此外,半透明应变传感器可以改善用户体验,而不会对日常活动产生任何重大影响。

此外,开发的蜘蛛网状可穿戴应变传感器可以加强人与智能系统之间的相互作用,特别是在符合形状的电子皮肤系统,弹性显示器,表皮传感器,个性化健康监测和人机界面中。当与曲线表面的人体皮肤/肌肉接触时,这些传感器应该能够保持良好的功能。

研究人员和材料科学家长期以来一直对蜘蛛丝着迷 – 超强和可扩展的自组装生物聚合物,其性能优于许多人造材料(包括钢)的机械特性。

用丝绸制造蜘蛛网,其结构由一束丝纤维组成,称为蛛丝蛋白,由脂质组成的约100-200nm厚的外层包裹,糖和皮肤。核心厚度为2-3微米,主导拉伸强度和弹性。丝的分子结构由蛋白质晶体的区域组成,蛋白质晶体由较少组织的蛋白质链分开。主要结构模块产生不同的二级结构,这反过来又决定了不同丝绸的功能。

受这种独特架构的启发,研究人员开发出了一种高度灵活且灵敏的压阻式传感器设计,模拟了蜘蛛网的几何和功能特性。

石墨烯通过动物行为——传感器

他们的E-GWF的设计涉及使用石墨烯/ PDMS作为主要成分以确保高度灵活性;纳米级石墨烯/ PDMS微纤维作为纳米和微观结构框架以提供高灵敏度;以及织物作为组装结构以保证结构完整性“。

“这三个组件使E-GWF成为应变传感器的理想生物启发分层材料,产生于从织物,PDMS微纤维到纳米级石墨烯的多尺度结构,”他补充说。

虽然传感器的工作范围已经增加到20%耐久应变,但是全范围人体运动监测需要更高的拉伸性,例如在人体关节处。该团队期望额外的结构工程,如预应变,起皱和图案化,将使他们能够显着提高传感器的拉伸性。

原创文章,作者:秋风hmqhai,如若转载,请注明出处:http://www.zgsmx.cn/21029.html

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