激光诱导石墨烯传感器精准监测伤口温度与应变

宾夕法尼亚州立大学，大学公园，宾夕法尼亚州

柔性传感器适合人体内部使用，利用激光诱导石墨烯同时但分别测量温度和应变，通过提供更清晰的炎症和恢复洞察，潜在实现更好的伤口愈合监测。（图片：Jennifer M. McCann/宾大）

自供电可穿戴传感器用于医疗监测的主要挑战是区分同时发生的不同信号。宾大和中国河北工业大学研究人员通过发掘传感器材料新特性解决此问题，开发新型柔性传感器可同时但分别准确测量温度和物理应变，更精准定位各种信号。

“我们开发的这种独特传感器材料在医疗监测有潜在重要应用，”共同通讯作者Huanyu“Larry”Cheng，宾大工程科学与力学（ESM）James L. Henderson, Jr.纪念副教授说。“通过准确测量愈合伤口产生的温度变化和物理变形或应变，并分离两个信号，可能彻底改变伤口愈合追踪。医生能获得更清晰愈合过程图景，早期识别炎症等问题。”

研究者旨在利用激光诱导石墨烯（LIG）——一种二维材料——准确测量温度和应变信号无串扰。像包括普通石墨烯在内的所有二维材料，LIG厚度一到几原子，具独特性质，但有转折。激光诱导石墨烯（LIG）在激光以特定方式加热某些富碳材料——如塑料或木材——时形成，将其表面转化为石墨烯结构。激光本质上直接在材料上“写入”石墨烯，使其成为为电子、传感器和能源器件生产石墨烯图案的简单可扩展方法。

LIG以前用于各种应用。此前Cheng团队用LIG做气体传感器、汗液分析电化学检测器、超级电容器等。但研究者称他们相信首次发现LIG新特性，使其成为多用途精准传感器理想选择。

“本研究中，我们偶然发现该材料也具热电特性，”Cheng说。“我们相信这是首次报道激光诱导石墨烯具热电能力。这对我们要做的事至关重要——分别测量温度变化和物理应变或变形。”

材料热电特性指将温差转化为电压及反之的能力，使此类材料可用于能量收集和温度感应等应用。据Cheng说，LIG新识别热电特性使分离两个传感器测量变易，理想用于嵌入绷带的传感器等医疗应用。

“当材料同时对温度和应变敏感时，很难判断哪个信号导致材料变化，”Cheng说。“但利用激光诱导石墨烯热电效应，我们基本能解耦这两测量。可看电阻获取应变信息，同时测热电压确定温度。这就是医生能用它追踪伤口部位温度波动和物理变化、给出愈合进展更清晰图景的原因。”

更多信息请联系Adrienne Berard：This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it..

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