韓國(guó)科學(xué)家研制出可檢測(cè)有毒氣體的石墨烯織物
2015-10-28 來(lái)源:中國(guó)聚合物網(wǎng)
日前,韓國(guó)科學(xué)家研制出了一種可穿戴的石墨烯涂層織物,當(dāng)該織物檢測(cè)到有毒氣體時(shí),便會(huì)通過(guò)點(diǎn)亮LED燈泡來(lái)提醒穿戴者。
來(lái)自韓國(guó)電子電信研究所和建國(guó)大學(xué)的研究人員在棉紗和滌綸紗的表面涂了一層叫做牛血清蛋白(BSA)的納米膠,然后用氧化石墨烯片層包裹住這些紗線。
石墨烯是一種只有一層碳原子厚度的超高強(qiáng)度材料,而它優(yōu)異的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性也是眾所周知的。進(jìn)一步的試驗(yàn)表明,正因?yàn)槭┍幽軌蚝芎玫仞ぶ诩{米膠上,所以那些纖維織物即使在經(jīng)過(guò)了多達(dá)1000次連續(xù)循環(huán)的彎曲矯直和10次水洗測(cè)試之后,也依然能夠保持良好的導(dǎo)電性。
經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),還原型氧化石墨烯涂層材料對(duì)于檢測(cè)二氧化氮具有極高的靈敏度,而這些污染氣體往往來(lái)自于機(jī)動(dòng)車燃燒礦物燃料排放的廢氣。長(zhǎng)期接觸二氧化氮?dú)怏w會(huì)嚴(yán)重危害人類健康,甚至?xí)鸷粑老嚓P(guān)的疾病。那些經(jīng)過(guò)特殊處理過(guò)的纖維織物暴露在二氧化氮環(huán)境中,便會(huì)引起還原型氧化石墨烯電阻的變化。
這種纖維織物的靈敏度是非常驚人的,即使只是百萬(wàn)分之0.25含量(高于美國(guó)環(huán)境保護(hù)署設(shè)定的可接受標(biāo)準(zhǔn)5倍)的二氧化氮,也能令它在三十分鐘之內(nèi)發(fā)生反應(yīng)。相較于那種被提前置于平板材料的還原型氧化石墨烯傳感器來(lái)說(shuō),這種纖維織物對(duì)空氣中二氧化氮的敏感度要高了三倍之多。
研究人員說(shuō),這種新技術(shù)是可以馬上應(yīng)用到相關(guān)工業(yè)生產(chǎn)中的。由于涂層工藝很簡(jiǎn)單,所以也適合大規(guī)模生產(chǎn)。它能為戶外穿戴者提供準(zhǔn)確的空氣質(zhì)量信息。這種材料也可以和空氣凈化器結(jié)合,起到“智能過(guò)濾”的作用,這樣就成為兼具探測(cè)和過(guò)濾空氣中有害氣體功能的“安全小衛(wèi)士”。
啟動(dòng)這項(xiàng)研究的Hyung-Kun Lee博士說(shuō):“這個(gè)傳感器將會(huì)給我們的日常生活帶來(lái)重大的改變,因?yàn)樗菓?yīng)用在廣泛使用且柔韌好的纖維上,這與那些必須被應(yīng)用在現(xiàn)有固體基板上的氣體傳感器大不相同。”
該研究成果已經(jīng)發(fā)表在 Nature 上。

石墨烯是一種只有一層碳原子厚度的超高強(qiáng)度材料,而它優(yōu)異的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性也是眾所周知的。進(jìn)一步的試驗(yàn)表明,正因?yàn)槭┍幽軌蚝芎玫仞ぶ诩{米膠上,所以那些纖維織物即使在經(jīng)過(guò)了多達(dá)1000次連續(xù)循環(huán)的彎曲矯直和10次水洗測(cè)試之后,也依然能夠保持良好的導(dǎo)電性。
經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),還原型氧化石墨烯涂層材料對(duì)于檢測(cè)二氧化氮具有極高的靈敏度,而這些污染氣體往往來(lái)自于機(jī)動(dòng)車燃燒礦物燃料排放的廢氣。長(zhǎng)期接觸二氧化氮?dú)怏w會(huì)嚴(yán)重危害人類健康,甚至?xí)鸷粑老嚓P(guān)的疾病。那些經(jīng)過(guò)特殊處理過(guò)的纖維織物暴露在二氧化氮環(huán)境中,便會(huì)引起還原型氧化石墨烯電阻的變化。
這種纖維織物的靈敏度是非常驚人的,即使只是百萬(wàn)分之0.25含量(高于美國(guó)環(huán)境保護(hù)署設(shè)定的可接受標(biāo)準(zhǔn)5倍)的二氧化氮,也能令它在三十分鐘之內(nèi)發(fā)生反應(yīng)。相較于那種被提前置于平板材料的還原型氧化石墨烯傳感器來(lái)說(shuō),這種纖維織物對(duì)空氣中二氧化氮的敏感度要高了三倍之多。
研究人員說(shuō),這種新技術(shù)是可以馬上應(yīng)用到相關(guān)工業(yè)生產(chǎn)中的。由于涂層工藝很簡(jiǎn)單,所以也適合大規(guī)模生產(chǎn)。它能為戶外穿戴者提供準(zhǔn)確的空氣質(zhì)量信息。這種材料也可以和空氣凈化器結(jié)合,起到“智能過(guò)濾”的作用,這樣就成為兼具探測(cè)和過(guò)濾空氣中有害氣體功能的“安全小衛(wèi)士”。
啟動(dòng)這項(xiàng)研究的Hyung-Kun Lee博士說(shuō):“這個(gè)傳感器將會(huì)給我們的日常生活帶來(lái)重大的改變,因?yàn)樗菓?yīng)用在廣泛使用且柔韌好的纖維上,這與那些必須被應(yīng)用在現(xiàn)有固體基板上的氣體傳感器大不相同。”
該研究成果已經(jīng)發(fā)表在 Nature 上。
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