罗军的日志

石墨烯传感器开创物联网应用新局面

已有 37 次阅读 2018-01-16 14:26

石墨烯于2004年在曼彻斯特大学被发现，是第一个被分离出的二维材料。它比钢更坚固，重量更轻，更灵活，导电性也比铜好。自从石墨烯被发现以后，陆续有其他一些二维材料被鉴定出来，并且这个名单还在继续增长。科学家们通过将二维材料按照精确选择的顺序分层，以创建范德华异质结构(van der Waals heterostructures)，发现他们可以制造出针对特定用途的高性能结构。

在刚刚发表在“科学报告”上的论文中描述了通过将石墨烯氧化物(GO，石墨烯的衍生物)分层到石墨烯上以创建灵活的异质结构，该团队开发了用于远程监控的湿度传感器，并能够连接到任何无线网络。该实验装置不需要电池供电，因为它从能量采集器获取电力。据研究人员介绍，这些传感器可以逐层打印，以极低的成本实现大规模量产。
　　研究小组负责人Zhirun Hu预测，这项研究将导致“未来这一技术可能与其他二维材料相结合的可能性，开创无线传感应用的新局面”。
　　根据这篇论文，这项研究还涉及在千兆赫频率的各种湿度条件下测量GO的相对介电常数。研究人员发现，相对介电常数随着吸水量的增加而增加。在千兆赫兹频率环境下的实验结果，不同于几兆赫兹或更低频率环境下的结果，在低频环境下，相对介电常数随着湿度的降低而增加。
研究人员利用石墨烯氧化物的这种电性能，通过在石墨烯天线上涂覆GO层来制作无电池无线的RFID湿度传感器。 GO /石墨烯天线的谐振频率(resonance frequency)以及反向散射相(backscattering phase)对周围湿度变得特别敏感，并且可以由RFID读取器检测到具体数值。因此，该结构允许将数字识别器件放置在任何位置或物品上，实现无线湿度监测，并为物联网应用的低成本高效传感器铺平了道路。

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