貼附于人體與物體表面的定制化石墨烯紋身。任天令團(tuán)隊(duì)供圖
記者從清華大學(xué)微納電子系任天令教授團(tuán)隊(duì)獲悉,該團(tuán)隊(duì)近日全球首次實(shí)現(xiàn)了可定制的石墨烯電子紋身,這種電子皮膚具有極高的靈敏度,可直接貼附于皮膚或其他襯底上,用于探測人的呼吸、心率、發(fā)聲等,未來有望在運(yùn)動、生物醫(yī)療等領(lǐng)域“大展拳腳”。
制作電子皮膚要求器件擁有良好的柔韌性、高靈敏度、貼合度和舒適度。石墨烯天生擁有出色的導(dǎo)電性和柔韌性,是制造電子皮膚的理想材料。任天令對記者解釋說:“但將石墨烯更美觀、穩(wěn)定、可靠地貼合在皮膚表面,從而采集各種生理信號仍然是一個(gè)需要解決的關(guān)鍵問題?!睘榇?,他們基于激光還原石墨烯,將石墨烯與紋身結(jié)合,讓其模仿電子皮膚的功能,通過電阻變化對皮膚表面的微小形變等進(jìn)行監(jiān)測。
據(jù)悉,在圖形化的過程中,該團(tuán)隊(duì)在國際上首創(chuàng)了濕法剝離氧化石墨烯的新工藝,去除石墨烯氧化物,只留石墨烯,使器件更美觀,靈敏度更高,能耐受更高溫度。而且,該項(xiàng)技術(shù)襯底超薄,沒有穿戴不適感。此外,由于激光直寫可編程的優(yōu)勢,石墨烯的圖案可進(jìn)行個(gè)性化設(shè)計(jì),對于該產(chǎn)品未來的商業(yè)化也大有裨益。
任天令說,除了測量皮膚表面的拉伸與壓縮,這種紋身還可轉(zhuǎn)移到多種襯底(如樹葉、絲綢等)上,未來如果普及可讓人們隨時(shí)隨地了解自己的身體狀況。此外,新研究使用的激光直寫多層石墨烯具有性能、成本優(yōu)勢,非常有利于該電子皮膚的商業(yè)化生產(chǎn)。
該研究得到了國家自然基金重點(diǎn)項(xiàng)目和科技部項(xiàng)目的支持,發(fā)表于《美國化學(xué)學(xué)會納米》雜志。