石墨烯電子皮膚應用有可能實現提前窺探人體疾病 重視疾病預防

貼附一片超薄的“電子皮膚”便能探測出人體生理信號,將一些疾病防患於未然。這一科幻場景或許將在不遠的未來變成現實。

石墨烯電子皮膚應用有可能實現提前窺探人體疾病 重視疾病預防

皮膚作為人體最大的器官,負責人體內部與外界環境的交互,在其柔軟的組織下面分佈著一個龐大的傳感器網絡,可實時獲得溫度、壓力。氣流等外界信息的變化。電子皮膚通過模擬人類皮膚的傳感功能,或能實現或超越皮膚的傳感性能,近些年該項研究發展迅速,成為一種重要的生物醫學傳感器。

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國內外有利用不同材料製作電子皮膚的“原材料”嘗試,這些材料需具備好的柔韌性和可伸縮性、高靈敏度、好的貼合度和舒適度。

研究團隊創造了溼法剝離氧化石墨烯的新工藝,去除石墨烯氧化物,只留存石墨烯,使器件更美觀、靈敏度更高、可耐受更高溫度,殘留石墨烯氧化物會分散部分受力,從而降低器件靈敏度。

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使用多層石墨烯,是因為單層石墨烯的厚度只有三億分之一米,相對脆弱處理起來困難,低缺陷單層石墨烯生長成本相對較高,為了提高可操作性,我們製備的多層石墨烯,不僅降低了製備成本,並且提高了器件靈敏度。

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通過激光直寫石墨烯微觀結構的分析研究,團隊建立以石墨烯帶狀結構的理論模型,模擬由應力引起的阻值變化過程,通過在電子顯微鏡下觀察形貌,發現了兩種不同的裂痕,發現仿真結果與實驗結果非常吻合。

通過電阻值的變化實現對人體生理信息的檢測與分析,電子皮膚貼附在口罩、手腕、喉嚨等不同位置,可實現對呼吸、心跳、語音等生理體徵信號的測量,測量心率可貼合在胸口、手腕、指尖,測量呼吸科貼合在人中、喉部。

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電子皮膚的傳感功能,在機器人醫療檢測和診斷等方面展現了光明的應用前景,近年來,關於電子皮膚的研究不斷,電子皮膚能實時監測人體狀況,目前醫療領域愈發重視疾病預防,如果我們能夠在疾病初期就能監測其信號,就能將其扼殺在萌芽,這樣不僅能減輕患者痛苦,還能降低治療成本,對國計民生是巨大的福音。


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