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將石墨烯傳感器嵌入射頻識別設備中,以實現無電池、無線智能濕度監測

MEMS ? 2018-01-16 15:22 ? 次閱讀

英國曼徹斯特大學的研究人員將石墨烯傳感器嵌入射頻識別(RFID)設備中,以實現無電池、無線智能濕度監測。這項研究的目標是實現物聯網IoT)在制造業、食品安全、醫療保健和核廢料處理等敏感操作環境中的應用。研究人員在剛剛發表在“科學報告”上的論文中描述了他們的工作。通過將石墨烯氧化物(GO,石墨烯的衍生物)分層到石墨烯上以創建靈活的異質結構,該團隊開發了用于遠程監控的濕度傳感器,并能夠連接到任何無線網絡。該實驗裝置不需要電池供電,因為它從能量采集器獲取電力。據研究人員介紹,這些傳感器可以逐層打印,以極低的成本實現大規模量產。研究小組負責人Zhirun Hu預測,這項研究將導致“未來這一技術可能與其他二維材料相結合的可能性,開創無線傳感應用的新局面”。根據這篇論文,這項研究還涉及在千兆赫頻率的各種濕度條件下測量GO的相對介電常數。研究人員發現,相對介電常數隨著吸水量的增加而增加。在千兆赫茲頻率環境下的實驗結果,不同于幾兆赫茲或更低頻率環境下的結果,在低頻環境下,相對介電常數隨著濕度的降低而增加。研究人員利用石墨烯氧化物的這種電性能,通過在石墨烯天線上涂覆GO層來制作無電池無線的RFID濕度傳感器。 GO /石墨烯天線的諧振頻率(resonance frequency)以及反向散射相(backscattering phase)對周圍濕度變得特別敏感,并且可以由RFID讀取器檢測到具體數值。因此,該結構允許將數字識別器件放置在任何位置或物品上,實現無線濕度監測,并為物聯網應用的低成本高效傳感器鋪平了道路。

傳感器可以逐層打印,能以低成本實現大規模量產,并且該技術可適用于一系列2D材料。(Source:曼徹斯特大學)石墨烯于2004年在曼徹斯特大學被發現,是第一個被分離出的二維材料。它比鋼更堅固,重量更輕,更靈活,導電性也比銅好。自從石墨烯被發現以后,陸續有其他一些二維材料被鑒定出來,并且這個名單還在繼續增長。科學家們通過將二維材料按照精確選擇的順序分層,以創建范德華異質結構(van der Waals heterostructures),發現他們可以制造出針對特定用途的高性能結構。負責協調濕度傳感器項目的曼徹斯特大學教授Konstantin Novoselov于2010年榮獲諾貝爾物理學獎,他稱該項目是“可印刷技術的第一個例子,幾種二維材料匯集在一起,創造出適合工業應用的功能性器件。物聯網是一個快速增長的技術領域,我相信二維材料將在這里發揮重要作用。”

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原文標題:石墨烯研究瞄準物聯網應用的無線傳感器

文章出處:【微信號:MEMSensor,微信公眾號:MEMS】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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