Grafeno, Una película plana delgada que consiste en átomos de carbono en orbitales de hibridación SP2 que forman una celosía hexagonal de panal, ha causado una gran sensación en los mundos científicos e industriales con sus propiedades físicas y químicas únicas, ya que fue aislado con éxito por los físicos. Otro Geim y Konstantin Novoselov en la Universidad de Manchester en el Reino Unido en 2004. Como el nanomaterial más delgado y más duro del mundo, El grafeno no solo es altamente conductivo, conductivo térmicamente, y mecánicamente fuerte, pero también muestra un gran potencial para la aplicación en el campo de los sensores.
Tabla de contenido
Ventajas de los sensores de grafeno
Los sensores de grafeno se destacan de otros tipos de sensores debido a su pequeño tamaño, gran superficie, alta sensibilidad, tiempo de respuesta rápido, y facilidad de inmovilizar proteínas y mantenerlas activas. La velocidad rápida de transferencia de electrones y la capacidad de minimizar el efecto de la contaminación de la superficie hacen que los sensores de grafeno muestren un excelente rendimiento en los campos de la detección electroquímica, detección optoelectrónica, detección de gas, y detección flexible.
Aplicación de grafeno en sensores electroquímicos
En sensores electroquímicos, Graphenos Alta conductividad y un área de superficie específica grande le permiten contactar con la sustancia que se mide de manera más efectiva, mejorando así la sensibilidad del sensor. Al mismo tiempo, El grafeno es fácil de inmovilizar proteínas y mantener su actividad, que es una característica que la hace ampliamente aplicable en el campo de los biosensores. Por ejemplo, Los sensores electroquímicos a base de grafeno se pueden usar para detectar biomoléculas como la glucosa en sangre y el ácido láctico, Proporcionar un método más conveniente y preciso para el diagnóstico médico y el monitoreo de la salud.
Aplicación de grafeno en sensores fotoeléctricos
Graphenos Alta conductividad y casi transparencia lo convierten en una opción ideal para electrodos transparentes en sensores fotoeléctricos. En comparación con los detectores de semiconductores tradicionales, Los fotodetectores basados en grafeno tienen un rango de longitud de onda de funcionamiento más amplio y pueden detectar de ultravioleta a terahertz. Además, La movilidad de los portadores extremadamente alta en el grafeno hace que su tiempo de respuesta sea extremadamente corto, haciéndolo muy adecuado para sensores ópticos ultrarrápidos. Los sensores fotoeléctricos basados en grafeno tienen amplias perspectivas de aplicación en comunicaciones ópticas, detección óptica, y procesamiento de señal óptica.
Aplicación de grafeno en sensores de gas
El principio de funcionamiento del gas de grafeno sensores de detección de moléculas es detectar la presencia de moléculas de gas midiendo el cambio en la conductividad del material. Cuando las moléculas de gas se adsorben en la superficie del grafeno, actúan como donantes o aceptores de electrones, causando cambios en la conductividad del grafeno. Porque el grafeno tiene las características del ruido ultra bajo, Su concentración de portador puede cambiar mucho incluso en condiciones extremas, logrando así la detección de alta sensibilidad de moléculas de gas individual. Esta característica hace que los sensores de gas de grafeno tienen una amplia gama de valor de aplicación en el monitoreo ambiental., seguridad industrial, salud médica y otros campos.
Aplicación de grafeno en sensores flexibles
La flexibilidad del grafeno lo convierte en un material ideal para hacer sensores altamente estirables y flexibles.. Incluso cuando se aplica la tensión mecánica, Las propiedades eléctricas del grafeno no se degradan. Por lo tanto, Los sensores flexibles basados en grafeno tienen un gran potencial de aplicación en electrónica portátil, monitoreo de movimiento, y biomedicina. Por ejemplo, Se pueden usar sensores de deformación flexibles para monitorear el estado de movimiento del cuerpo humano, Brindar un fuerte apoyo para la ciencia del deporte y la medicina de rehabilitación.
Industria de sensores de grafeno del futuro
Con el rápido desarrollo de Internet de las cosas (IoT), Internet industrial y fabricación inteligente, La demanda del mercado de sensores como un puente que conecta el mundo real y las señales de circuito continúan creciendo. Los sensores de grafeno se están convirtiendo en una fuerza importante en la industria de los sensores debido a su excelente desempeño y amplias perspectivas de aplicaciones. En el futuro, con la maduración continua de la tecnología de preparación de grafeno y la reducción adicional del costo, Se espera que los sensores de grafeno se apliquen y promuevan en más campos, Traer una experiencia más conveniente e inteligente a la producción humana y la vida..
Conclusión
El grafeno tiene una amplia gama de aplicaciones en la industria de sensores, y sus propiedades físicas y químicas únicas ofrecen la posibilidad de sensibilización, inteligencia y portabilidad de sensores. Con el progreso continuo de la tecnología y la expansión del mercado, Se espera que los sensores de grafeno se conviertan en una fuerza importante en el mercado de sensores futuros, Contribuyendo más sabiduría y fortaleza al desarrollo y progreso de la sociedad humana.
