女人书籍排行榜,小说排行榜完结版 http://acled.com.cn 專注專業(yè)定制 智造智慧未來 Tue, 19 Mar 2019 01:51:31 +0000 zh-Hans hourly 1 https://wordpress.org/?v=5.4.16 用智能墨水打造超靈敏傳感器 http://acled.com.cn/201903195478/ Tue, 19 Mar 2019 01:51:31 +0000 http://acled.com.cn/?p=5478 海法以色列理工學院的研究人員開發(fā)出了一種能夠識別并區(qū)分不同刺激的創(chuàng)新型傳感系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于折紙藝術(shù),結(jié)合了以色列理工學院開發(fā)的智能墨水材料。

009ednc20190318

構(gòu)成各種智能墨水的納米材料:(a)氧化石墨烯(GO);(b)還原氧化石墨烯(rGO);

(c)黑色素類似-聚多巴胺(PDA);(d)PDA @ rGO。

據(jù)麥姆斯咨詢報道,海法以色列理工學院的研究人員開發(fā)出了一種能夠識別并區(qū)分不同刺激的創(chuàng)新型傳感系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于折紙藝術(shù),結(jié)合了以色列理工學院開發(fā)的智能墨水材料。

這項研究已經(jīng)發(fā)表于Nature子刊Nature Communications雜志,由以色列理工學院Wolfson化學工程學院和Russell Berrie納米技術(shù)研究所的Hossam Haick教授領(lǐng)導,以及跟著Haick教授進行博士后研究的Min Zhang博士完成。Zhang博士目前是華東師范大學的副教授。

“當前,對于特定目的的多用途傳感系統(tǒng)存在巨大需求,”Haick說,“這些系統(tǒng)在醫(yī)學、反恐、食品安全、環(huán)境監(jiān)測、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。問題在于現(xiàn)有的氣相色譜等技術(shù)存在許多缺點,包括高昂的成本?!?/p>

Haick教授等研究人員面臨的挑戰(zhàn)是開發(fā)一種靈敏度足夠高的單一系統(tǒng),以識別并區(qū)分不同的刺激。研究人員稱他們開發(fā)了一種受大自然啟發(fā)的解決方案。

Haick教授表示,“對于人類的感官系統(tǒng),我們想到的是一個整體,它能夠以一種大腦能理解的方式將所有數(shù)據(jù)傳給大腦。這啟發(fā)了我們的研究,將我們想要監(jiān)測的所有環(huán)境數(shù)據(jù)集中在不同的地方。它是一種多用途的感知系統(tǒng),可以吸收刺激并區(qū)分它們?!?/p>

由Haick和Zhang開發(fā)的被稱為“折紙分層傳感器陣列”(OHSA)的系統(tǒng),是用兩位科學家開發(fā)的智能導電墨水“寫”在目標物體上的分組傳感器集成陣列。這是一種能夠以高時間和空間分辨率檢測物理和化學刺激的單一器件,這些刺激包括溫度、濕度、光和揮發(fā)性有機顆粒等。

由于它還能夠區(qū)分異構(gòu)體和手性對映體(互為鏡像的分子結(jié)構(gòu)),因此為醫(yī)學診斷開辟了新途徑。值得注意的是,揮發(fā)性有機顆粒監(jiān)測可用于多種領(lǐng)域,包括疾病診斷和危險物質(zhì)監(jiān)測。

這種獨特的智能墨水有許多優(yōu)點,包括成本低廉、能夠大量生產(chǎn),并且在目標表面上的應(yīng)用非常簡單。研究人員進行的實驗包括對照(其他類型的墨水)實驗,并證明這種特殊墨水能夠緊緊貼合各種材料,包括:鋁箔、玻璃、相紙、Kapton膠帶(美國杜邦DuPont生產(chǎn)的聚酰亞胺薄膜材料的商品名稱。具有優(yōu)良的化學穩(wěn)定性、耐高溫性、堅韌性、耐磨性、阻燃性、電絕緣性等,可用于電動機、磁導線、飛機與導彈接線和扁平軟電纜的電氣絕緣中;由于其固有的阻隔性,也可用于制作飛機和船舶的防火隔層和食品包裝材料)、腈(用于制造一次性手套的材料)、以及聚二甲基硅氧烷(PDMS,用于制造隱形眼鏡以及各種醫(yī)療產(chǎn)品和化妝品)。

這種墨水還可以以導電紋身的形式“書寫”在人體皮膚和指甲上。此外,它還具有防水性能,可以用于各種生理變量相關(guān)的持續(xù)監(jiān)測。

“可以說,我們的傳感系統(tǒng)可以識別化學和物理刺激的特征‘指紋’,并提供有關(guān)的信息,”Haick說,“其低成本優(yōu)勢,使其可用于許多地方,包括貧困地區(qū),用于醫(yī)療及其他用途。”

本文來自電子技術(shù)設(shè)計,本文觀點不代表利特納米立場,轉(zhuǎn)載請聯(lián)系原作者。

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新型石墨烯超靈敏生物傳感器邁出第一步 高效率檢測疾病 http://acled.com.cn/201903145468/ Thu, 14 Mar 2019 00:56:38 +0000 http://acled.com.cn/?p=5468

近日消息,明尼蘇達大學科學與工程學院的研究人員使用奇跡材料石墨烯開發(fā)了一種獨特的新設(shè)備,該設(shè)備向超靈敏生物傳感器邁出了第一步,可以實現(xiàn)在分子水平上以近乎完美的效率診斷疾病。

用于探測蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的超靈敏生物傳感器可以極大地提高對人類和動物的各種疾病的診斷深度。這些包括阿爾茨海默病,慢性消耗性疾病和與蛋白質(zhì)錯誤折疊相關(guān)的瘋牛病。這些生物傳感器還可以改進開發(fā)新藥物化合物的技術(shù)。研究成果發(fā)表在了近期的 《Nature Nanotechnology》上。

“為了診斷和治療許多疾病,我們需要檢測非常少量的蛋白質(zhì)分子,并了解它們的結(jié)構(gòu),”明尼蘇達大學電氣與計算機工程教授兼該研究的首席研究員Sang-Hyun Oh說。“目前,該過程存在許多技術(shù)挑戰(zhàn)。我們希望基于石墨烯的設(shè)備和獨特的制造工藝將提供有助于克服這些挑戰(zhàn)?!?/p>

石墨烯是一種由單層碳原子組成的材料,十多年前就被人們發(fā)現(xiàn)了。它獨特的性質(zhì)吸引了眾多研究人員,他們發(fā)現(xiàn)了許多新應(yīng)用,包括創(chuàng)造更好的疾病診斷傳感器。

科研工作者們已經(jīng)對使用石墨烯改進生物傳感器進行了重大嘗試,但是其顯著的單原子厚度使得這個過程充滿挑戰(zhàn),因為它在光照時不會與光有效地相互作用。在診斷疾病時,光吸收和向局部電場的轉(zhuǎn)換對于檢測少量分子是必不可少的。以前使用類似石墨烯納米結(jié)構(gòu)的研究證明光吸收率僅僅小于10%。

在這項新研究中,明尼蘇達大學的研究人員將石墨烯與納米金屬帶結(jié)合起來。使用膠帶和明尼蘇達大學開發(fā)的高科技納米加工技術(shù),稱為“模板剝離”,研究人員能夠為石墨烯創(chuàng)建一個超平的基層表面。

然后,他們利用光的能量在石墨烯中產(chǎn)生一種被稱為等離子體的電子晃動,這種運動可以被認為就像波紋或波在“?!敝袀鞑サ碾娮?。同樣,基于研究人員的巧妙設(shè)計,這些波可以在強度上形成局部電場的巨大“潮汐波”。

通過在單原子厚的石墨烯層器件上發(fā)光,他們能夠以近乎完美的94%光吸收進入電場的“潮汐波”,產(chǎn)生具有前所未有效率的等離子體波。當他們在石墨烯和金屬帶之間插入蛋白質(zhì)分子時,他們能夠利用足夠的能量來觀察單層蛋白質(zhì)分子。

“我們的計算機模擬顯示這種新穎的方法可行,但當我們在真實設(shè)備中實現(xiàn)94%的光吸收時,我們?nèi)匀桓械接行@訝,”O(jiān)h說,他是Sanford P. Bordeau大學電氣工程系主任。明尼蘇達州?!皬挠嬎銠C模擬中實現(xiàn)理想有很多挑戰(zhàn)。所有東西都必須是如此高質(zhì)量和原子級平坦。事實上,我們可以在理論和實驗之間取得如此良好的一致,這是非常令人驚訝和激動的。”

本文來自石墨烯資訊,本文觀點不代表利特納米立場,轉(zhuǎn)載請聯(lián)系原作者。

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《Nature Materials》:石墨烯可以聽見你大腦的“竊竊私語”! http://acled.com.cn/201902195379/ Tue, 19 Feb 2019 01:16:21 +0000 http://acled.com.cn/?p=5379 Graphene旗艦研究人員開發(fā)出一種傳感器,能夠以極低的頻率記錄大腦活動,并可能為癲癇帶來新的治療方法。新開發(fā)的基于石墨烯的植入物可以在極低頻率和大面積區(qū)域記錄大腦中的電活動,從而解鎖0.1 Hz以下的大量信息。

《Nature Materials》:石墨烯可以聽見你大腦的“竊竊私語”!

Graphene旗艦研究人員開發(fā)出一種傳感器,能夠以極低的頻率記錄大腦活動,并可能為癲癇帶來新的治療方法

新開發(fā)的基于石墨烯的植入物可以在極低頻率和大面積區(qū)域記錄大腦中的電活動,從而解鎖0.1 Hz以下的大量信息。 這項技術(shù)將在巴塞羅那Graphene Pavilionat移動世界大會(2019年2月25日至28日)上展示,由巴塞羅那微電子研究所(IMB-CNM,CSIC),加泰羅尼亞納米科學和納米技術(shù)研究所的Graphene旗艦合作伙伴共同開發(fā)(ICN2)。 這項研究剛剛發(fā)表在《Nature Materials》雜志上,描述了這項突破性的技術(shù)將如何增強我們對大腦的理解,并為下一代腦機接口鋪平道路。

《Nature Materials》:石墨烯可以聽見你大腦的“竊竊私語”!

關(guān)于人類大腦的知識體系不斷增長,但許多問題仍未得到解決。 幾十年來,研究人員一直在使用電極陣列來記錄大腦的電活動,繪制不同大腦區(qū)域的活動,以了解一切正常時的情況,以及未發(fā)生時的情況。 然而,到目前為止,這些陣列僅能夠檢測特定頻率閾值以上的活動。 石墨烯旗艦公司開發(fā)的一項新技術(shù)克服了這一技術(shù)限制,解鎖了0.1 Hz以下的大量信息,同時為未來的腦機接口鋪平了道路。

《Nature Materials》:石墨烯可以聽見你大腦的“竊竊私語”!

通過石墨烯觀察皮質(zhì)擴散抑制后的腦血流量(圖片來源:ICFO / Ernesto Vidal)

新設(shè)備的開發(fā)得益于三個Graphene旗艦合作伙伴(IMB-CNM,ICN2和ICFO)的合作,并與IDIBAPS的生物醫(yī)學專家一起進行了大腦記錄。 這項新技術(shù)遠離電極,采用創(chuàng)新的基于晶體管的架構(gòu),可在將大腦信號傳輸?shù)浇邮掌髦皩ζ溥M行原位放大。 使用石墨烯構(gòu)建這種新結(jié)構(gòu)意味著所得到的植入物可以支持比標準電極陣列更多的記錄位置。 它纖細且足夠靈活,可以在皮質(zhì)的大面積上使用而不會被拒絕或干擾正常的大腦功能。 結(jié)果是前所未有的低頻腦活動映射已知可攜帶關(guān)于不同事件的關(guān)鍵信息,例如癲癇發(fā)作和中風的發(fā)作和進展。

對于神經(jīng)病學家來說,這意味著他們終于可以獲得一些我們的大腦只能竊竊私語的線索。 這項突破性的技術(shù)可以改變我們記錄和觀察大腦電活動的方式。 未來的應(yīng)用將為癲癇的發(fā)生和結(jié)束位置和方式提供前所未有的見解,為癲癇的診斷和治療提供新的方法。

“除了癲癇之外,這種精確的映射和與大腦的互動還有其他令人興奮的應(yīng)用,”在Graphene旗艦合作伙伴ICN2工作的研究負責人之一JoséAntonioGarrido解釋道。 “與普通標準無源電極相比,我們的基于活性石墨烯的晶體管技術(shù)將推動新型多路復用策略的實施,這種策略可以顯著增加大腦中記錄位點的數(shù)量,從而引領(lǐng)新一代腦機接口的發(fā)展“。 利用“多路復用”,這種支持石墨烯的技術(shù)也可以由一些相同的研究人員進行調(diào)整,以恢復語音和通信。 ICN2通過一項專利保護了這項技術(shù),該專利保護使用基于石墨烯的晶體管來測量低頻神經(jīng)信號。

“這項工作是一個典型的例子,說明靈活的基于石墨烯的晶體管陣列技術(shù)如何提供超越當今可實現(xiàn)的能力,并為未經(jīng)探索的神經(jīng)活動頻率提供可能性”, 石墨烯旗艦的醫(yī)學和傳感器部門的專家Kostas Kostarelos指出。

Graphene旗艦科技官員Andrea C. Ferrari及其管理小組主席補充說,“石墨烯和相關(guān)材料在生物醫(yī)學應(yīng)用方面具有重大機遇。石墨烯旗艦公司通過資助專用工作包來認可這一點。 研究清楚地表明,石墨烯可以為腦過程的研究帶來前所未有的進展。“

這項新技術(shù)將成為Graphene Pavilion在即將到來的巴塞羅那世界移動通信大會(2019年2月25日至28日)的主要景點之一。 該展覽將展示石墨烯和相關(guān)材料的最新創(chuàng)新成果,這是由歐洲委員會資助的最大的研究計劃之一 – 石墨烯旗艦。 除了健康和醫(yī)療設(shè)備的應(yīng)用外,展館還將安裝新的石墨烯原型,用于移動和數(shù)據(jù)通信,可穿戴設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)。

文章信息:

“High-resolution mapping of infraslow cortical brain activity enabled by graphene microtransistors.” Nature Materials 2018, DOI: 10.1038/s41563-018-0249-4

本文來自中國科學院,本文觀點不代表利特納米立場,轉(zhuǎn)載請聯(lián)系原作者。

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利用石墨烯設(shè)計等離子體傳感器 http://acled.com.cn/201812175221/ Mon, 17 Dec 2018 07:47:11 +0000 http://acled.com.cn/?p=5221 據(jù)麥姆斯咨詢報道,中國計量大學的科學家利用石墨烯的等離子體可檢測不同波長的特性設(shè)計出一款紅外傳感器(詳見光學期刊Opt. Mater. Express,doi:10.1364/OME.9.000035)。這款小型可調(diào)傳感器有朝一日將用于檢測病原體、微量氣體或其他物質(zhì)。

探索石墨烯和等離子體子

許多利用納米級傳感器設(shè)計的實驗探索到了表面等離子體激元(SPP,由光激發(fā)的電磁表面波)的可能性。感測介質(zhì)的折射率發(fā)生微小變化,表面等離子體共振會發(fā)生明顯的偏移。

SPP實驗通常使用貴金屬作為等離子體表面,但是這些材料只對可見光發(fā)生響應(yīng)。以前采用圖形化超材料設(shè)計的傳感器只能在固定的時間測量特定的頻率。

位于杭州的中國計量大學的研究小組將思路轉(zhuǎn)向了石墨烯。因為石墨烯與紅外光相互作用良好,研究小組還提出了在氟化鈣介電襯底上采用石墨烯作為等離子體材料的設(shè)計。利用計算機模擬,科學家們發(fā)現(xiàn)如果石墨烯形成半徑為40nm的圓盤,其中每個圓盤的晶體結(jié)構(gòu)中都包含一個小的偏心圓形缺陷,將會發(fā)生什么?石墨烯圓盤頂部的離子凝膠層會向裝置提供偏置電壓。

一款由納米級石墨烯圓盤陣列構(gòu)成的新型傳感器,每個圓盤有一個偏心孔,能夠同時檢測兩種物質(zhì)(紅球)。這些圓盤位于離子凝膠(圖中綠色部分)和氟化鈣(圖中深粉色部分)之間,用于向傳感器施加電壓并幫助產(chǎn)生SPP。

缺陷引入方式

缺陷的存在激發(fā)了一種被稱為等離子體雜交的現(xiàn)象,這種現(xiàn)象往往在中紅外光譜中產(chǎn)生雙波段共振峰。在X-Y平面移動圓盤內(nèi)缺陷的位置并測量由此產(chǎn)生的透射光譜變化,表明該陣列是偏振敏感的??茖W家可以通過調(diào)整外加電壓來改變傳感器的靈敏度,從而檢測不同物質(zhì)。

將傳感器置于目標物質(zhì)附近,傳感器的折射率會發(fā)生改變,從而對探測信號進行標記。中國計量大學研究小組報告說,他們設(shè)計的傳感器靈敏度達到了550 cm–1 /RIU。

來自中國浙江理工大學和丹麥理工大學的研究人員也參與了這項研究。

本文來自O(shè)Fweek,本文觀點不代表利特納米立場,轉(zhuǎn)載請聯(lián)系原作者。

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“植物紋身傳感器”,利用石墨烯改善農(nóng)業(yè) http://acled.com.cn/201810114959/ Thu, 11 Oct 2018 02:00:38 +0000 http://acled.com.cn/?p=4959 隨著愛荷華州立大學的新技術(shù)的發(fā)展,多功能材料石墨烯正被用于改善農(nóng)業(yè)。自打發(fā)現(xiàn),石墨烯可以利用其非凡的超強、super-conductive屬性置于越來越多應(yīng)用。最新這一個涉及使用它作為傳感器監(jiān)控水量,以及植物需要最大化他們增長潛力的成長時間。

傳感器的工作原理

通過使用3d打印技術(shù)或通過先進的成型工藝,研究人員開發(fā)了一種在聚合物塊表面形成復雜的石墨烯圖案的工藝。一旦圖案被應(yīng)用,液體石墨烯溶液被涂在聚合物塊上以填充縮進圖案。

所有多余的石墨烯都要用膠帶去除,然后再用另一條膠帶來剝離石墨烯圖案,在膠帶上形成傳感器。這種傳感器的寬度不到5百萬分之一米,用膠帶制成的超小型傳感器只需要幾分錢。

當與水接觸時,材料的性質(zhì)會隨著導電性的變化而改變,這使得傳感器本身對水分高度敏感。這使得精確測量植物的蒸騰速率成為可能??茖W家們很高興使用這種基于磁帶的傳感器來進行農(nóng)業(yè)方法的研究,因為這是第一個“可穿戴”設(shè)備監(jiān)測生長情況的實際例子。

石墨烯傳感器可以檢測到關(guān)于如何優(yōu)化生長環(huán)境和生長方法的關(guān)鍵信息。至關(guān)重要的是,監(jiān)測過程本身并不能抑制或破壞植物本身的生命。

正是這樣的技術(shù)使科學家能夠密切監(jiān)測植物根部水的存在,同時檢查水分是如何從根部一直到較低的梯級葉片,一直到植物的頂層葉片,即使這種植物是8英尺高的玉米秸稈。

有了這樣的工具,我們就能開始培育出更有效利用水的植物。真令人興奮。我們以前做不到。但是,一旦我們可以測量一些東西,我們就可以開始理解它?!撂乩锟恕な┘{貝爾,愛荷華州研究員。

更多可穿戴傳感器技術(shù)

這項新技術(shù)被研究人員稱為“植物紋身傳感器”,他們非常樂觀地認為它可以應(yīng)用于許多其他應(yīng)用和環(huán)境。在不久的將來,可穿戴傳感器技術(shù)還可以與其他可用于檢測壓力和應(yīng)變的傳感器結(jié)合使用。例如,已經(jīng)開發(fā)了一種智能手套,它可以檢測手部運動并提供有關(guān)壓力和運動的數(shù)據(jù)。

預(yù)計在不久的將來,將在生物醫(yī)學診斷、監(jiān)測特定環(huán)境的各個方面、監(jiān)測高層建筑的結(jié)構(gòu)完整性以及監(jiān)測作物是否存在病蟲害或?qū)⑾x劑的反應(yīng)等領(lǐng)域,使用石墨烯制造的可穿戴傳感器技術(shù),用于新穎而重要的應(yīng)用領(lǐng)域。

來源:搜狐網(wǎng)

(以上文章系轉(zhuǎn)載,并不代表利特納米觀點,如涉及版權(quán)等問題,請聯(lián)系我們以便處理)

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新型石墨烯傳感器研發(fā)成功只需一滴血即可測癌癥和霍亂 http://acled.com.cn/201506261112/ Fri, 26 Jun 2015 00:34:44 +0000 http://acled.com.cn/?p=1112 只需一滴血 即可測癌癥和霍亂

新型石墨烯傳感器檢測靈敏度更高

(記者馮衛(wèi)東)據(jù)最新一期《美國化學學會期刊》報道,包括加拿大研究人員在內(nèi)的國際團隊研發(fā)出一種新型石墨烯傳感器。該生物傳感器不僅對檢測霍亂毒素具有非常高的靈敏度,還能為癌癥和其他傳染病提供早期診斷。

表面等離子體共振(SPR)傳感器是一種用于醫(yī)學診斷的光學技術(shù),具有很高的靈敏度和特異性。研究人員發(fā)現(xiàn),添加石墨烯可導致SPR傳感器信號倍增,從而使一個單分子超薄層即可錨定特定疾病信號。該傳感器可在數(shù)分鐘之內(nèi)檢測出霍亂毒素,相比之下,當前的檢測技術(shù)則需要幾小時甚至幾天。該技術(shù)也可擴展到包括癌癥在內(nèi)的幾乎任何疾病標志物的檢測。

研究人員表示,除了更加快速,由于靈敏度的極大提高,該傳感器亦可更容易地檢測出較小量的生物標志物,從而為癌癥和其他疾病的早期診斷和預(yù)后創(chuàng)造條件。這意味著,只需使用來自患者的一滴針刺血液樣本,就可檢測出疾病的生物標記。

SPR生物傳感器明顯要比標準的酶聯(lián)免疫吸附試驗(ELISA)具有更高的靈敏度,實驗室生長的石墨烯證明要比之前使用的其他形式石墨烯更適合于開發(fā)新型傳感器。被稱為化學氣相沉積的石墨烯生長技術(shù)可創(chuàng)建出幾乎不含缺陷的大面積單層石墨烯,而石墨烯表面的均勻性則有助于傳感器信號的放大。

總編輯圈點

提到智慧醫(yī)療和醫(yī)學大數(shù)據(jù),大家都會強調(diào)傳感器的重要。如果有一種傳感器,能避免繁瑣的檢測過程和漫長的等待時間,讓待檢物無須標記,就能實時、連續(xù)地檢測動態(tài)反應(yīng)過程,不斷產(chǎn)生準確數(shù)據(jù),那它必是物聯(lián)網(wǎng)的寵兒。如果這種傳感器還能同時檢測多種物質(zhì),是一個多面手,并且體積能做得足夠小,那它就能夠帶來一場產(chǎn)業(yè)革命,發(fā)揮顛覆性作用。石墨烯的加入,讓我們對SPR傳感器有了更大的想象空間,從而對該成果寄予厚望。返回光明網(wǎng)首頁

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三維石墨烯及其在儲能、傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用 http://acled.com.cn/20150209696/ Mon, 09 Feb 2015 06:11:12 +0000 http://acled.com.cn/?p=696

圖1 ?石墨烯泡沫
備注:英國劍橋大學工程系科學攝影大賽第一名作品-石墨烯泡沫,它是日益增大的石墨烯層在多孔金屬泡沫框架上形成的。

三維(3D)石墨烯通常是指具有3D結(jié)構(gòu)的二維(2D)石墨烯組裝體,是近年來石墨烯化學領(lǐng)域的新型功能材料。將2D石墨烯片整合成具有3D結(jié)構(gòu)的組裝體可以有效調(diào)控石墨烯的電學、光學、機械、化學和催化特性。因此3D石墨烯材料不僅具有石墨烯固有的理化性質(zhì),其三維多孔的微/納米結(jié)構(gòu)還使其兼具比表面積大、機械強度高、電子傳導能力優(yōu)越及傳質(zhì)快速等優(yōu)良特性。

三維石墨烯用于儲能器件

與石墨烯粉末相比,具有三維連通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的石墨烯泡沫不僅具有高孔隙率、高比表面積,還具有彈性高、柔性好、制作超級電容器電極不用粘結(jié)劑等優(yōu)點,大大拓展了石墨烯的應(yīng)用空間,為石墨烯在柔性導電、儲能材料等領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

近日,中科院金屬研究所沈陽材料科學國家(聯(lián)合)實驗室成會明、任文才帶領(lǐng)研究團隊在石墨烯三維體材料的宏量制備和應(yīng)用方面取得重要突破。相關(guān)研究成果于4月10日在《自然材料》上在線發(fā)表,并在4月14日出版的《自然》雜志上作為研究亮點予以介紹。

該課題組研究人員采用兼具平面和曲面結(jié)構(gòu)特點的泡沫金屬作為生長基體,利用CVD方法制備出具有三維連通網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的泡沫狀石墨烯體材料。研究發(fā)現(xiàn),這種石墨烯體材料完整地復制了泡沫金屬的結(jié)構(gòu),石墨烯以無縫連接的方式構(gòu)成一個全連通的整體,具有優(yōu)異的電荷傳導能力、850立方米/克的比表面積、99.7%的孔隙率和5毫克/立方厘米的極低密度。并且,這種方法可控性好,易于放大,通過改變工藝條件可以調(diào)控石墨烯的平均層數(shù)、石墨烯網(wǎng)絡(luò)的比表面積、密度和導電性。采用基體卷曲的方法,研究人員可制備出170×220平方毫米及更大面積的石墨烯泡沫材料。

三維石墨烯用于傳感器

3D石墨烯材料具有高的比表面積,優(yōu)異的電子傳導性能和特殊的微觀結(jié)構(gòu),可有效提高活性分子固載量及電傳導性能,在超靈敏生物傳感器構(gòu)筑中具有潛在應(yīng)用價值。目前,用于傳感器構(gòu)筑的3D石墨烯材料包括CVD生長的3D GF及其復合物、復合石墨烯氣凝膠、電極上的石墨烯修飾膜,無支載的石墨烯紙等。

石墨烯傳感器的工作原理:石墨烯作為P型半導體,其導電性會受到吸附上來的氣體分子的影響,通過確定電導率變化及目標氣體濃度間的變化關(guān)系,就可以通過測量石墨烯的電導率變化從而測得目標氣體的濃度,屬于電阻式傳感器。

據(jù)美國《大眾科學》網(wǎng)站報道,美國倫斯勒理工學院的科學家使用石墨烯泡沫最新研制出了一款纖巧、便宜且能重復使用的新式傳感器。他們將石墨烯,即單層碳原子,種植在泡沫鎳結(jié)構(gòu)上,隨后移除泡沫鎳,留下一個類似泡沫的石墨烯結(jié)構(gòu),其具有獨特的電性,能夠用于執(zhí)行傳感任務(wù),性能遠超現(xiàn)在市面上的商用氣體傳感器,當將其暴露于空氣中時,空氣中的粒子會被吸收到泡沫表面,而且每個這樣的粒子會用不同的方式影響石墨烯泡沫,對其電阻進行微小的改動。讓電流通過其中并且測量電阻的變化,就能知道泡沫上依附的是什么粒子。科學家們讓大約100毫安的電流通過該泡沫,結(jié)果發(fā)現(xiàn),這種石墨烯泡沫能夠?qū)е铝W咏馕?,也就是說,粒子自動從傳感器上剝落下來,清除這些粒子,傳感器就可以重復使用了。

科學家們對傳感器進行了微調(diào),讓其來探測氨水(自制爆炸物硝酸氨的關(guān)鍵成分),該石墨烯泡沫傳感器在5分鐘到10分鐘內(nèi)就設(shè)法探測到了這種富有攻擊性的粒子,而且效率是現(xiàn)有市面上最好探測器的10倍??茖W家們接著用其來探測有毒氣體二氧化氮(爆炸物分解的時候也會釋放出這種氣體),結(jié)果表明,其效率也是目前商用傳感器的10倍。

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