有了石墨烯，橡皮泥也能变传感器

爱尔兰都柏林大学和英国曼彻斯特大学研究人员近日利用橡皮泥制作出的一种高敏感传感器，这项研究成果近期发表于《科学》杂志。研究人员Coleman教授表示实验所用的橡皮泥并没有什么玄机，就是普通的有机硅聚合物，其特殊之处在于橡皮泥中内置了1纳米厚的石墨烯薄片。这种新型装置叫做G-putty。

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，同时还具有高韧性以及优越的导电能力。石墨烯纳米片在橡皮泥中会产生微小的带电导体网络，论文中的数据显示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。将G-putty与电机和计算机相连就可以测量装置的电阻，而且石墨烯对于环境变化具有极高的敏感性，在轻微的变形或者压力下装置的电阻值会急剧增加，静止后电阻又恢复到原始值。据实验数据可知其灵敏度约为市面上最便宜的金属传感器的250倍。

研究人员表示这些电阻值可以用于多项测量工作，尤其是医疗领域。当G-putty接触人的颈动脉皮肤时，软脉冲足以对流经石墨烯的电流进行干扰，从而产生电阻测量结果。研究人员将G-putty贴在了人体的胸部以及脖颈等位置，测量出了呼吸、心率以及血压等人体指标。G-putty也可以用来检测十分轻微的冲击和变形，即使一只小型蜘蛛爬过也能检测到。研究人员正在努力将这项成果商业化，因为G-putty可以低成本的轻易复制。

石墨烯对环境变化的极高敏感性使得石墨烯经常出现在传感器研究中。此前英国南安普顿大学和日本先进科学技术研究所的科学家研发了一种以石墨烯为原材料的传感器，能检测出室内空气污染且精度极高。其原理是，石墨烯材料对二氧化碳分子的吸附和释放会产生电阻“量子化”的波动，通过监测石墨烯材料的电阻值从而可以测算二氧化碳浓度。在实验中，研究人员只花费了几分钟就检测到浓度约为30ppb的二氧化碳气体。

相比目前的设备，石墨烯气体传感器生产成本很低，但同时也具有选择性低和水中毒等劣势，它们限制了石墨烯在此方面的应用。石墨烯现阶段可能最适合应用于生物传感器中，据中科院文献情报中心研究人员介绍，石墨烯用于生物传感器领域研究的重点集中在石墨烯电化学生物传感器以及石墨烯光学生物传感器。统计数据显示，全球共有85个国家和地区开展了石墨烯用于生物传感器的相关研究，其中中国SCI发文量位列第一。但也有研究人员表示，石墨烯生物传感器尚处在实验室阶段。