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传感器是一种乐器,旨在检测周围环境的变化,如温度、压力、流,运动和水分。然后通过某种类型的输出响应,如光学、机械或电气信号。例如,一盏灯可能微弱的联系,由于传感器、表面或电梯按钮可能对触摸的触摸感应传感器。再次,水银温度计响应温度变化通过增加水银的体积。
既有主动和被动传感器,这取决于他们是否需要电源。主动传感器包括光探测传感器,而被动安全系统包括胶片摄影传感器。
石墨烯是什么?
石墨烯是一种二维板材料,全部由碳原子组成。这只是一个原子厚。这意味着每个原子的这种材料能够完全应对环境中的任何变化。传感器用来检测化学物质需要的单分子有害物质。这种程度的敏感性是意识到使用石墨烯。
石墨烯传感器不仅微米尺寸,可以每个事件的分子变化。
为什么石墨烯传感器应用的理想?
原因有很多石墨烯是理想的用于传感器:
- 微尺度,它有200倍的强度钢的拉伸模量1 Tpa。
- 它有世界上最高的任何材料的电导率,对热能和电能;这使交通电子在石墨烯的表面电极和生物分子。
- 密度极高,而且光和透明。
- 其表面体积比很高,很容易把感兴趣的生物分子表面,通过简单的吸附或者共价交联反应组之间(如羧基、磺酸盐、酸氯羟基、胺)和石墨烯表面,使职能化。
- 它具有独特的光学性质像透明度。
- 它有一个超过10的载体密度高13厘米2以及高的载流子迁移率,超过20000厘米2V1年代1。
- 它有一个小的带隙,这意味着所需的能量电子从价带顶部的转移到导带底部很小。
- 它产生一个电压后的应用磁场的方向垂直于电流在室温下(霍尔效应)。
- 与碳纳米管相比,石墨烯具有可用面积的两倍,和统一的表面也更高,甚至使其适合和有效的功能化。
使用石墨烯在传感器的优点是什么?
石墨烯及其衍生物,如石墨烯氧化物),减少氧化石墨烯,多层石墨烯,石墨烯nanoplatelets是由一些技巧。Graphene-nanocomposites也可用,使用任何准备的各种方法将石墨烯纳米材料或聚合物。亚博网站下载其他形式的石墨烯,石墨烯带的制作都和石墨烯量子点,等更为敏感场效应和应对化学变化的边缘。
多个传感机制
这些都是能够感觉低浓度的分子或生理变化的各种机制。这些可能包括能够flex的压力下,对热变化,吸附分子的表面,或由功能化石墨烯吸附已响应特定分子具有高特异性治疗。
电气性能
高电荷流动和导电性的石墨烯表面借给它的能力产生一个现成的和可衡量的应对这些变化。这种高效的反应让石墨烯一个伟大的优势相比其他传感器材料。亚博网站下载
易用性
石墨烯的使用将有助于减少传感器的尺寸和重量,以及传授更大的敏感性。他们还将提供快速传感功能更划算。例如,使用石墨烯作为电荷传导层在短波红外探测器将帮助提供这些传感器广泛用于排序和检查半导体、光谱成像,和过程监控。
一些石墨烯传感器应用的例子
石墨烯可能是广泛使用的生物传感器,用于检测各种体液的分析物,包括血红蛋白、血糖和胆固醇。他们适合尤其是对电化学传感器,利用生物分子间的直接电子转移和电极的表面。
新的生物传感器可以寻找特定的分子分析的组成一个人的呼吸,如肺癌生物标志物,从而诊断影响个人的条件。当前“电子鼻”设备可以完全改变了石墨烯的使用。
石墨烯可以检测磁场变化的规模低于一百倍与硅传感器是可能的。
石墨烯功能化开发检测化学和生物传感器在无与伦比的波动比传统仪器灵敏度和效率高。功能化石墨烯电极也提高了电极的特异性和避免污染。
Non-enzymatic石墨烯电极在检测几个优秀的生物分子。
有时一个场效应晶体管(FET)包括石墨烯通道是利用传感器,利用低噪音和高载流子迁移率。当一个分析物结合,有电流的改变,产生一个信号,可以提供多变量分析。这些可以用来检测DNA杂交和细菌具有负的电荷。
DNA传感器基于纳米石墨烯器件正在探索检测核酸组件。这些小型设备的其他应用程序包括气体传感器、pH传感器、压力传感器、应变传感器、和注重环保传感器。
石墨烯光探测器和湿度传感器的速度比传统仪器灵活和透明。这些可能是非常重要的在液晶显示器,触摸屏和有机发光二极管、有机太阳能电池。
智能食品包装是由将氧化石墨烯。这可以检测气体发出的腐烂食物,从而防止食物浪费,同时避免食物中毒。
同样,石墨烯传感器可用于军事应用检测有害化学物质和炸药在极低的浓度,提供早期预警的伏击或者营地士兵在战争中同时远离现场。
许多类似石墨烯传感器应用在铁砧。取决于高质量石墨烯的可用性和可靠的性能,这世界很可能信号转换的传感器。
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