论文石墨烯橡皮泥传感器是大学硕士与本科橡皮泥毕业论文开题报告范文和相关优秀学术职称论文参考文献资料下载，关于免费教你怎么写彩泥手工制作大全简单方面论文范文。
编译/李雨蒙
自从2004年,石墨烯被分离出后,科学家就开始在不同材料中加入这些碳原子,获得其中的高韧性和导电性,创造出复合性材料.但实际上,虽然石墨烯被广泛应用于纳米复合材料中,却很少有尝试用“高粘弹性”物质比如橡皮泥和之混合.来自爱尔兰都柏林三一学院材料科学研究中心（AMBER）的研究人员发现橡皮泥能够同时表现出弹性固体和液体的特质,而且在结合石墨烯后,这种特性愈加明显.于是,研究人员将两种材料——石墨烯和橡皮泥（Silly ）混合,得到了一种优质导电性的高灵敏传感器.这项研究是由三一学院的JonathanColeman教授和曼彻斯特大学的RobertYoung教授所领导,研究成果已经刊登在近期出版的《科学》杂志上.
Coleman表示：“我们发现,当你将石墨烯和此类极软聚合物组合在一起的时候,它们不仅完全胜任应变式传感器的角色,而且和目前我们创建的传感器相隔几光年的距离.而且这些特性事实上和这些柔软的聚合物密切相关.令人意外的是,此前在该领域,往往选择质地坚硬的聚合物和石墨烯,而结果得到的复合物反而更加坚硬.”
G-putty
研究团队,一直致力于研究二维分子如石墨烯和平面纳米材料的应用前景.该团队也有进行“厨房物理学”（kitchenphysics）——就是利用生活常用的电器及随处可得的材料做简易科学实验.他们常常将普通家居用品应用在实验中使研究变得更加容易.因此,Silly 这种儿童橡皮泥玩具才成为了此次工作的研究对象.“我很愿意说,这一切都经过了周密的计划,但事实并非如此.”Coleman教授在接受采访时表示,“我们课题组已经形成了一个传统,很愿意在科学研究里尝试那些家用的东西.”
研究人员将石墨烯纳米片（长200-800nm、个原子层厚度）分散在水中,然后加入橡皮泥（Silly ）.当两种材料混合后,石墨烯薄片粘附在聚合物 成了一种黑色的粘性物,研究团队称之为“G-putty”.在测试G-putty中,研究人员们向石墨烯和Silly 的混合物施加电流时,他们观察到这种掺杂了石墨烯的聚合物非常敏感.“去触碰它或发生了变形,G-putty电阻都会发生显著的变化.”Colema解释到.
只需要将这种材料拉伸或压缩到它普通大小的1%,其电阻都会发生5倍的变化.如果是以同样的速度来拉伸或者压缩其他用于检测变形的材料,它们的电阻只会发生1%的变化.石墨烯纳米片在橡皮泥中会产生微小的带电导体网络,当加入的石墨烯达到总体积的15%时,导电性约为0.1S/m,并且其粘弹性可以保持很久.实验数据显示,其灵敏度约为市面上最便宜金属传感器的250倍.通常,随着时间的推移,电阻随着Silly 自愈而逐渐恢复到其原始值.
此外,Colema团队特别地观察了G-putty对拉里和压缩变形的电气反应.试验中,部分电阻改变是在低拉力下会直线增长,随后在高拉力下极速下降,永远降到初始值以下,这和随着拉力的增长而增长的单调变化完全不同.所以,G-putty也可以用做应变感应器（strainsensor）使用.我们绘制了电阻和拉力关系图,观察到在低拉力下,电阻增加,随后明显下降.
医疗应用
当研究人员把一块G-putty接通电源,放在一位学生身上,他颈动脉的跳动能够清晰地体现在电阻的变化中.事实上,脉搏跳动的情况可以精细到能够将它转变为准确的血压读数.同时,如果将传感器放在学生的胸部,它也能够监测他的呼吸情况.为了进一步测试G-putty的灵敏性,研究人员们让一只蜘蛛走过材料,然后测量了它的脚步.意大利博洛尼亚国家研究委员会的材料科学家VincenzoPalermo表示：“它们真正广泛地印证了G-putty是多么的应用广泛,我认为这是一项非常卓越而独创的发明.”另一方面,我们测试了G-putty作为碰撞传感器（impact sensor）的表现.我们在不同高度扔下不同质量的球,结果电阻波形图显示,冲击下快速下降,随后开始持续性的幂律衰减.
石墨烯是一种由碳原子形成的蜂窝状平面薄膜,是人类已知强度最高的物质,同时具有高韧性和优质的导电能力.研究人员将石墨烯加入轻度交联多晶硅中（Silly ）,其电机属性将被大幅度地改变,所产生的纳米复合材料表现出不同寻常的电机现象,比如电阻力变形后期的短暂松弛,以及电阻率的非单调变化.这些现象都和低粘度聚合物集体纳米片的流动性有关.Coleman的研究团队发现,石墨烯薄膜在橡皮泥内形成一个操作网,然后又将材料扭曲变形,将网络破坏分离,快速提升电阻力.G-putty的低粘度使得石墨烯碳层再次回到原位置并形成网络.研究人员称：“这是一个自我修复的现象.”
Coleman正在和有兴趣的医疗器械公司商谈,将G-putty运用于持续性生理检测系统中.比如,血压测量通常依靠体积较大的护腕缠在病人手臂上,并只能提供快照读书.这样一个低价、小巧无创的传感器就能让病人在家中轻松监测.还有公司比如诺基亚,有兴趣将石墨烯传感器运用到保健领域中.
不过目前,G-putty还需要跨过一系列的障碍,其中包括证明G-putty能够进行大规模量产,并且在商业化之前,需要在实际检测中评估它长期的表现.“对于在实际的应用中,你需要它以同样的方式工作千百遍.”Palermo这样说道.现在,G-putty在实验室中的实验确实遇到了一个小困难.Boland想要在两只蜘蛛之间进行一个对比测试,可是当他返回去看在两只蜘蛛在无人看管的条件下,其中较大的蜘蛛已经将另一只蜘蛛吃掉了.Coleman说他之前并没有想到用动物进行这项实验会遇到这样的困难.不过,目前常见的应用是添加石墨烯到塑料里以提高导电、机械、导热或阻隔性能,所得到的复合材料的表现如预期一样,没有太大的惊喜.但是G-putty具有在任何其他复合材料中都没有发现的这种独特的性质,这将为传感器制造开辟另一个全新的领域.
编译自《科学》杂志
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参考文献：
1、 石墨烯产业尚待冷静发力 6年前，石墨烯的发现者安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫获得了2010年诺贝尔物理学奖。自此，有着“黑金”和超级材料之称的石墨烯以绚丽的姿态在全。
2、 石墨烯产业切勿重演大炼钢铁运动 中国现在处于“石墨烯淘金热”中，全国各地都在做石墨烯产业，石墨烯这个词几乎家喻户晓。作为如此火爆的“网红”，中国石墨烯产业发展之路到底该怎么走？。
3、 报告中国石墨烯产业仍处概念导入期 中国经济信息社近日发布的《2016-2017中国石墨烯发展年度报告》认为，目前我国石墨烯产业仍处在概念导入期，是产业化突破的初期阶段，石墨烯产业。
4、 中国科学家发明高导热超柔性石墨烯膜 浙江大学高分子系高超教授团队研发出一种高导热超柔性石墨烯组装膜，导热率接近理想单层石墨烯导热率的40%，可反复折叠6000次、弯曲10万次，有望。
5、 我国首条全自动量产石墨烯OPV生产线面世 近日，中国首条全自动量产石墨烯有机太阳能光电子器件生产线在山东菏泽启动，该项目主要生产可在弱光下发电的石墨烯有机太阳能电池（以下简称石墨烯OPV。
6、 石墨烯，新材料之王 未来10至20年内，会爆发一场技术革命，这个时代将来最大的颠覆，是石墨烯时代颠覆硅时代早在2014年，华为创始人兼总裁任正非在少有的接受媒体。