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激光诱导石墨烯:革新可穿戴健康科技

石墨烯——六方排列的单层碳原子,具超强柔韧性与高导电性——可影响未来运动检测、触觉感知、健康监测设备发展。

激光诱导石墨烯:革新可穿戴健康科技

多种物质可经激光辐射转化为碳制造石墨烯。称激光诱导石墨烯(LIG),产物特定性质取决于原始材料。聚酰亚胺(一种塑料)样品经激光扫描辐射。研究者改变功率、扫描速度、通数、扫描线密度,观察激光加工参数如何创造不同纳米结构。

研究发现较低功率(7.2瓦至约9瓦)形成多超细层多孔泡沫。此LIG泡沫展现导电性与尚可的耐热损伤性——均为电子器件组件有用特性。

功率从约9瓦增至12.6瓦,将LIG形成模式从泡沫变为小纤维束。随激光功率增加束径变粗,更高功率促进纤维网络网状生长。纤维结构导电性优于泡沫。这种性能提升结合纤维形态,可为传感设备开辟可能性。只要纤维导电,可作支架;后续表面改性可实现多种传感器,如皮肤葡萄糖传感器或伤口感染探测器。

改变不同功率下LIG的激光扫描速度、密度、通数也影响导电性与后续性能。更多激光曝光提高导电性,但最终因过度碳化燃烧而下降。

团队设计、制造、测试了柔性LIG压力传感器。首个设计将薄LIG泡沫层夹在两层含铜电极聚酰亚胺之间。施压时LIG发电。泡沫空隙减少电流路径,易于定位压力源,似提升对轻微触摸灵敏度。

此设计贴于手背或手指,检测手部弯曲拉伸动作,以及心跳特征性叩击波、潮汐波、舒张波。此脉搏读数可结合心电图读数得出无袖带血压测量。

第二设计在LIG泡沫中掺入纳米颗粒。二硫化钼微小球(半导体,可作导体也可作绝缘体)增强泡沫灵敏度与抗物理力能力。此设计经受重复使用考验,近10,000次使用前后性能近乎相同。

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