石墨烯/碳纳米管可改进丝绸 制造更好的人体可穿戴传感器

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小G导读

从智能袜子到测量运动状态的健身服,可穿戴的身体传感器正成为最新的“必备”技术。来自科学家们的报告说，他们正在使用世界上最受人欢迎的织物之一丝绸，开发出一种更灵敏、更灵活的多功能装置，实时监控一系列的身体功能。来自中国清华大学的研究人员在美国化学学会（ACS）第254届全国会议和博览会上展示了他们的研究成果。

清华大学的张莹莹博士说：“丝绸是制造人体传感器的理想材料，制造丝绸传感器是完全可行的。我们预见到的一种可能性是，它可以被用来作为一个集成的无线系统，使医生能够更容易地远程监测病人，使他们能够更快地回应病人的医疗需求。”

智能身体传感器通常是由半导体材料制成，已在监控人类健康方面显示巨大潜力，但这种技术有局限性。例如，应变传感器可测量变化的力，但不能在高度敏感的同时又高度可伸缩。丝绸是天然材料，比钢更灵活且比尼龙更强大，可以克服这些问题，而且丝也是轻量级生物相容纤维。然而，丝绸导电不是很好。为了应对这一挑战，张博士和她的同事试图找到一种方法来提高丝绸的导电率以实现把它成功应用于体感设备。

研究人员决定尝试不同的方法。在一个方法中，他们把丝绸放在惰性气体环境，温度范围从1112度到5432华氏度，丝绸成了注氮掺杂碳和石墨化的粒子，这时材料是导电的。使用这种技术，科学家们开发了应变传感器、压力传感器和一种能够同时测量温度和压力的双模传感器。

在另一种方法中，研究团队给蚕喂食石墨烯或碳纳米管。这些纳米粒子自然进入了蚕蛹生成的丝中。到目前为止，这种方法还没有产生导电纤维，但研究人员仍在尝试这种技术，并希望能使其发挥作用。

有了初步结果，张博士想探索一种基于纳米发电机的集成的、基于丝的、自我维持的传感器的制造方法。她还建议她的团队的丝绸传感器可以用来建造更逼真的机器人，可以感知触觉、温度或湿度，甚至可以辨别不同人的声音。

这项研究得到来自中国国家自然科学基金的支持。

资料来源：智识资讯   小G编辑整理