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清華大學任天令教授：石墨烯織物應力傳感器研究取得重要進展

2018-09-03 11:47:32 作者：本網整理來源：清華大學分享至：

8月28日，清華大學微納電子系任天令教授團隊在《美國化學學會納米》（ACS Nano）上發表了題為《用于人體運動檢測的負電阻變化石墨烯織物應變傳感器》（“Graphene Textile Strain Sensor with Negative Resistance Variation for Human Motion Detection”）的研究論文。該傳感器呈現出一種全新的特性，顯示出負電阻變化特征，傳感器與衣物完美貼合，可以直接縫制在衣物上用于檢測腹式呼吸速率、脈搏等。該傳感器真正實現了與服裝完美的集成，在生理信息檢測和人體活動監測等方面有著重大的應用前景。

近年來，柔性力學傳感器在人體生理信號檢測方面的應用已經日漸成為了學術界的研究熱點。傳統的電阻型力學傳感器大多采用的是導電材料與高分子柔性襯底的結合體制備而成，雖然也具有柔性特點，但是由于高分子的不透氣性，長時間與人體接觸會造成不適感。

（從左到右）人體運動檢測示意圖，傳感器靈敏度，脈搏信號，腹式呼吸監測結果

任天令教授團隊基于高溫還原石墨烯，將石墨烯與織物相結合，不需要傳統的高分子聚合物進行塑封，真正實現了器件與衣物的完美融合。通過電阻變化對人體各種運動進行監測。器件經過水洗處理，依然保持較高的穩定性，石墨烯起到“染色劑”的作用，對衣物進行染色，賦予器件優異的性能。該器件在監測人體生理信號方面有著優異的性能，例如脈搏，腹式呼吸，關節運動和面部表情，還能實現對走，跑等走路姿態的監測。

近年來，任天令教授致力于石墨烯器件的基礎研究和實用化應用的探索，尤其關注研究突破傳統器件限制的新型微納電子器件，在新型石墨烯聲學器件和各類傳感器件方面已獲得了多項創新成果，如柔性石墨烯發聲器件、新型石墨烯阻變存儲器、光譜可調的石墨烯發光器件、石墨烯仿生突觸器件、可調石墨烯應力傳感器、仿生石墨烯壓力傳感器、極低功耗石墨烯鈣鈦礦阻變存儲器等相關成果，有多篇論文發表于《自然通訊》（Nature Communications）《先進材料》（Advanced Materials）《納米快報》（Nano Letters）《美國化學學會納米》（ACS Nano）等國際著名學術期刊。

清華大學微納電子系碩士生楊珍、博士生龐于為文章的共同第一作者，微納電子系任天令教授及其團隊教師楊軼副教授為論文的通訊作者，該研究成果得到了國家自然基金重點項目和科技部項目的支持。

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責任編輯：韓鑫

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