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清华大学在纹身式电子皮肤方面取得突破

企业新闻 / 2021-07-21 02:27

本文摘要:近日,清华大学微纳电子系任天令其教授团队在纳米领域知名期刊《美国化学学会纳米》(ACSNano)上公开发表了为题《多层石墨烯表皮电子皮肤》(“MultilayerGrapheneEpidermalElectronicSkin”)的研究论文。该器件构建了可自定义的石墨烯电子纹身,具备极高的灵敏度,可以必要贴覆在皮肤上用作观测排便、心率、倾听等多重功能,未来在运动监测、睡眠中监测、生物医疗等方面具备根本性应用于前景。

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近日,清华大学微纳电子系任天令其教授团队在纳米领域知名期刊《美国化学学会纳米》(ACSNano)上公开发表了为题《多层石墨烯表皮电子皮肤》(“MultilayerGrapheneEpidermalElectronicSkin”)的研究论文。该器件构建了可自定义的石墨烯电子纹身,具备极高的灵敏度,可以必要贴覆在皮肤上用作观测排便、心率、倾听等多重功能,未来在运动监测、睡眠中监测、生物医疗等方面具备根本性应用于前景。图1张贴覆于人体与物体表面的自定义化石墨烯纹身电子皮肤是一种最重要的生物医学传感器,拒绝器件享有好的柔韧性和可伸缩性、高灵敏度、好的契合度和舒适度。石墨烯由于其出众的导电性和柔韧性,是电子皮肤的理想材料。

但是将石墨烯更为舒适度、美观、平稳、可信地契合在皮肤表面,从而收集各种生理信号依然是一个亟待解决的问题。任天令其教授团队基于激光还原成石墨烯,将石墨烯与纹身结合,仿效了电子皮肤的功能。

可以通过电阻变化对皮肤表面的微小应力展开监测。在图形化的过程中,团队在国际上首创了湿法挤压水解石墨烯的新工艺,除去石墨烯氧化物,只存留石墨烯,使得器件更为美观,灵敏度更高,耐受性更高的温度。该项技术使用水并转工艺,衬底超薄,没穿着不适感。此外,由于激光平写出可编程的优势,石墨烯的图案可以展开个性化设计。

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除了测量皮肤表面的剪切与传输,这种石墨烯的纹身还可以利用壮烈牺牲层工艺移往到多种衬底上,例如树叶,丝绸等等。通过贴附在口罩、手腕、喉咙、人中等多个方位分别构建对排便,跳动,语音等人体信号的测量。

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测试者配戴时并会影响长时间活动。器件在睡眠中排便、语音等多方面的应用于潜力,未来如果普及可以让人们随时随地理解自己身体状况。图2挤压工艺可以大幅度提高传感器灵敏度以便于测量各种生理学信号通过对于激光平写出石墨烯围观纹路的仔细观察与分析,任天令其教授团队创建了以石墨烯条带为基元的裂痕理论模型,较好地仿真了形变引发的阻值变化过程。

近年来,任天令其教授致力于石墨烯器件的基础研究和实用化应用于的探寻,特别是在注目研究突破传统器件容许的新型微纳电子器件,在新型石墨烯声学器件和各类传感器件方面已取得了多项创意成果,如柔性石墨烯发声器件、新型石墨烯阻变存储器、光谱固定式的石墨烯闪烁器件、石墨烯仿生神经元器件、固定式石墨烯形变传感器、仿生石墨烯压力传感器、近于低功耗石墨烯钙钛矿阻变存储器等涉及成果,有多篇论文公开发表于《大自然通讯》(NatureCommunications)《先进设备材料》(AdvancedMaterials)《纳米快报》(NanoLetters)《美国化学学会纳米》(ACSNano)等国际知名期刊。清华大学微纳电子系博士生乔彦聪等为文章的联合第一作者,微纳电子系任天令其教授及其团队教师是论文的通讯作者,该研究成果获得了国家大自然基金重点项目和科技部项目的反对。


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