目前涉及石墨烯的所有討論和研究，都是嘗試?yán)迷摬牧系娜犴g特性創(chuàng)建復(fù)合材料，應(yīng)用在可穿戴和柔性電子上，雷鋒網(wǎng)(公眾號(hào)：雷鋒網(wǎng))也曾經(jīng)做過(guò)不少覆蓋，只是目前大部分石墨烯復(fù)合材料都存在堅(jiān)硬和不靈活的問(wèn)題。

日前來(lái)自愛(ài)爾蘭的科研團(tuán)隊(duì)靈光乍現(xiàn)，將石墨烯和兒童玩具SillyPutty（彩色橡皮泥）組合在一起，瞬間點(diǎn)燃了納米材料社區(qū)的激情。所產(chǎn)生的全新復(fù)合材料擁有廣泛的應(yīng)用前景，科研團(tuán)隊(duì)已經(jīng)承諾將制造用于醫(yī)療診斷行業(yè)的超敏應(yīng)變式傳感器上。

發(fā)表在《Science》雜志上的研究報(bào)告中，由愛(ài)爾蘭科學(xué)基金會(huì)贊助，總部設(shè)于都柏林三一學(xué)院的AMBER材料科研中心發(fā)現(xiàn)，如果你在類(lèi)似于橡皮泥這樣的低粘度材料中添加納米片，其機(jī)電性能就會(huì)產(chǎn)生巨大的變化。你會(huì)突然發(fā)現(xiàn)已經(jīng)擁有了一個(gè)極端敏感的應(yīng)變式傳感器。

當(dāng)你對(duì)已經(jīng)注入石墨烯的橡皮泥施加電壓之后，哪怕是非常輕微的觸摸都會(huì)對(duì)電流產(chǎn)生非常大的變化。而這正是應(yīng)變式傳感器的原理。

負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的都柏林三一學(xué)院教授JonathanColeman說(shuō)道：「如果將含有石墨烯的橡皮泥長(zhǎng)度拉伸1%，那么電流就會(huì)調(diào)整5倍。非常小的機(jī)械變化都會(huì)產(chǎn)生巨大的電流變化。」

在對(duì)石墨烯橡皮泥進(jìn)行的多項(xiàng)測(cè)試中，研究人員將這種符合材料分別放置在人的胸部和頸部，用來(lái)測(cè)量呼吸、脈搏和血壓。研究結(jié)果表明，對(duì)于應(yīng)變式傳感器和壓力傳感器來(lái)說(shuō)，這種復(fù)合材料擁有前所未有的靈敏度，是現(xiàn)有傳感器的數(shù)百倍。

「我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)你將石墨烯和此類(lèi)極軟聚合物組合在一起的時(shí)候，它們不僅完全勝任應(yīng)變式傳感器的角色，而且跟目前我們創(chuàng)建的傳感器相隔幾光年的距離。」Coleman表示：「而且，這些特性事實(shí)上和這些柔軟的聚合物密切相關(guān)。」

另人感到驚訝的是，此前在該領(lǐng)域?qū)⑹┖偷驼扯染酆衔锝Y(jié)合的研究幾乎沒(méi)有。這主要是因?yàn)橄萑肓怂季S誤區(qū)，嘗試?yán)檬┑娜彳浱匦詫⒉牧献兊酶洝Ｒ虼嗽诖饲皣L試的融合中，往往選擇了質(zhì)地堅(jiān)硬的聚合物，在引入石墨烯之后并未得到預(yù)期，甚至某些復(fù)合材料反而變得更堅(jiān)硬了。

盡管有嘗試過(guò)將石墨烯和柔軟的聚合物進(jìn)行整合，但此前沒(méi)有將石墨烯嵌入到像橡皮泥這樣的柔軟聚合物中。

盡管將石墨烯添加到聚合物中已經(jīng)進(jìn)行了大量的嘗試，但是將石墨烯用于應(yīng)變式傳感器尚屬首次，意味著石墨烯翻開(kāi)了新的篇章。而主要的原因在于，沒(méi)有人會(huì)相信這個(gè)柔軟的材料能夠迸發(fā)出如此強(qiáng)烈的增益效果。

「我們都知道人類(lèi)在這方面的研究并不多，」Coleman說(shuō)道：「但是我必須承認(rèn)的是，我們從未想過(guò)這種新型復(fù)合材料能呈現(xiàn)如此有趣的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。」

盡管Coleman堅(jiān)信未來(lái)這種復(fù)合材將廣泛應(yīng)用于醫(yī)療傳感領(lǐng)域，但截至目前，最明晰最重要的實(shí)例就是測(cè)量脈搏和血壓。

橡皮泥和石墨烯竟然碰撞出了火花，計(jì)劃顛覆醫(yī)療傳感

Coleman說(shuō)道：「我們能夠以相對(duì)直接的方式的來(lái)測(cè)量脈搏。盡管現(xiàn)在有豐富的醫(yī)療手段實(shí)現(xiàn)，但是我們的方法相對(duì)更加簡(jiǎn)單、便宜且具有持續(xù)性。」

「這項(xiàng)復(fù)合材料投入商用的首個(gè)挑戰(zhàn)就是材料的供應(yīng)，不過(guò)我認(rèn)為這并不是問(wèn)題。」Coleman說(shuō)道：「市場(chǎng)上有很多石墨烯的商業(yè)供應(yīng)商，能夠大批量供應(yīng)這種材料。而且，橡皮泥是常見(jiàn)且容易獲得的材料的。而兩種材料的組合程序也相當(dāng)?shù)暮?jiǎn)單，自然可以工業(yè)化。所以，制造這種復(fù)合材料沒(méi)有問(wèn)題。」

而如何將這種復(fù)合材料設(shè)計(jì)成傳感設(shè)備才是真正的挑戰(zhàn)。Coleman解釋道轉(zhuǎn)換成為商品，必須擁有類(lèi)似于智能手表樣的外形以便于佩戴在手腕上，充分利用內(nèi)部的傳感材料進(jìn)行監(jiān)測(cè)。然后，你需要電源來(lái)產(chǎn)生電流并檢測(cè)其中的變化。還有需要?jiǎng)?chuàng)建相應(yīng)的通信系統(tǒng)，將這些信號(hào)傳輸至移動(dòng)手機(jī)上，通過(guò)應(yīng)用來(lái)收集和分析數(shù)據(jù)。

他說(shuō)道：「坦白來(lái)說(shuō)，所有這些設(shè)想距離走進(jìn)日常生活并不會(huì)太遠(yuǎn)。我并不認(rèn)為工程設(shè)計(jì)方面存在巨大的挑戰(zhàn)。因此我們真的很快會(huì)看到這種復(fù)合材料商業(yè)化。」

盡管Coleman和他的同事共同研發(fā)的應(yīng)變式傳感器的敏感度已經(jīng)不錯(cuò)，但是他堅(jiān)信當(dāng)前的研究成果僅僅只是提供了全新的復(fù)合材料制造方法，基于這項(xiàng)研究，未來(lái)將會(huì)誕生更敏感的傳感技術(shù)。

「我們真正想做的事情是研發(fā)下一代傳感技術(shù)。」Coleman說(shuō)：「我們已經(jīng)擁有了非常敏感的復(fù)合材料，但是我們也看到用不同的方式不同的聚合物，整合石墨烯來(lái)制作復(fù)合材料，或許能夠創(chuàng)建比我們當(dāng)前敏感十倍以上的復(fù)合材料。」