對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不適宜的惡劣環(huán)境，現(xiàn)在可以使用石墨烯基傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)。作為一個(gè)有趣的碳結(jié)構(gòu)，石墨烯由碳原子的六角環(huán)相互連接的石墨層組成，一種具有獨(dú)特的電子、物理性質(zhì)和多種應(yīng)用可能性的結(jié)構(gòu)。
Muhammad_Hussain
“石墨烯多年來(lái)一直被認(rèn)為是一種神奇的材料，但它在惡劣環(huán)境中的應(yīng)用還沒(méi)有被探索，”索哈伊爾謝赫說(shuō)，他和考斯特的穆罕默德·侯賽因一起開(kāi)發(fā)了這種新型傳感器。“現(xiàn)有的傳感器技術(shù)在非常有限的環(huán)境條件下運(yùn)行，如果有很大的偏差，就會(huì)失效或變得不可靠，”Shaikh補(bǔ)充道。這種新型魯棒傳感器依靠石墨烯電阻的變化來(lái)響應(yīng)溶液的溫度、鹽度和用pH值測(cè)量酸度的變化。該系統(tǒng)還有潛力監(jiān)測(cè)其他變量，包括壓力和水流量。
graphene-sensors-pH
研究人員指出，對(duì)多個(gè)變量的感知可以整合到一個(gè)器件中，大大提高了它的實(shí)用性。一張石墨烯薄膜被轉(zhuǎn)移到聚酰亞胺聚合物的柔性薄片上，它可以連接上相應(yīng)的電子系統(tǒng)來(lái)收集和發(fā)射所監(jiān)測(cè)的環(huán)境變量的信號(hào)。
重大的突破在于系統(tǒng)的彈性，使其能夠承受高達(dá)650攝氏度的溫度、高鹽度、變壓、強(qiáng)輻射、反應(yīng)性化學(xué)物質(zhì)、高濕度或這些條件的任何組合。這個(gè)傳感器還可以具有高靈敏度的優(yōu)勢(shì)，例如，相對(duì)于現(xiàn)有產(chǎn)品，溫度傳感的靈敏度提高了260%。
Sohail_Shaikh
正如侯賽因所解釋的：“我們的研究是第一次明確展現(xiàn)了石墨烯作為一種能在各種惡劣環(huán)境條件下使用的傳感材料的前景。”現(xiàn)實(shí)中可能的應(yīng)用包括監(jiān)測(cè)海水、體液、石油和天然氣工業(yè)、空間探索以及許多涉及暴露于可能損壞現(xiàn)有傳感器的化學(xué)品的情況。
該傳感器的二維結(jié)構(gòu)和靈活性也使其適用于潛水員和運(yùn)動(dòng)員的可穿戴技術(shù)，或用于醫(yī)療應(yīng)用。研究人員認(rèn)為，將電子設(shè)備與物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和萬(wàn)聯(lián)網(wǎng)（IoE）技術(shù)相結(jié)合的不斷發(fā)展，將為魯棒傳感器和柔性傳感器帶來(lái)許多需求和機(jī)遇。
摘自《美國(guó)石墨烯委員會(huì)》網(wǎng)站
