Graphène, un film mince plan constitué d'atomes de carbone dans des orbitales d'hybridation sp2 formant un réseau hexagonal en nid d'abeille, a fait sensation dans les mondes scientifique et industriel grâce à ses propriétés physiques et chimiques uniques depuis qu'il a été isolé avec succès par les physiciens Autre Geim et Constantin Novoselov à l'Université de Manchester au Royaume-Uni en 2004. Comme le monde’le nanomatériau le plus fin et le plus dur, le graphène n'est pas seulement hautement conducteur, thermiquement conducteur, et mécaniquement solide, mais présente également un grand potentiel d'application dans le domaine des capteurs.
Table des matières
Avantages des capteurs de graphène
Les capteurs en graphène se distinguent des autres types de capteurs par leur petite taille, grande surface, haute sensibilité, temps de réponse rapide, et facilité d'immobilisation des protéines et de maintien de leur activité. Le taux de transfert d'électrons rapides et la capacité de minimiser l'effet de la contamination de surface font que les capteurs de graphène montrent d'excellentes performances dans les champs de détection électrochimique, détection optoélectronique, détection de gaz, et détection flexible.
Application du graphène dans les capteurs électrochimiques
Dans les capteurs électrochimiques, graphines Haute conductivité et grande surface spécifique permettent à la mesure de mesurer plus efficacement la substance avec la substance, Amélioration ainsi la sensibilité du capteur. En même temps, Le graphène est facile à immobiliser les protéines et à maintenir leur activité, qui est une fonctionnalité qui le rend largement applicable dans le domaine des biocapteurs. Par exemple, Des capteurs électrochimiques à base de graphène peuvent être utilisés pour détecter les biomolécules telles que la glycémie et l'acide lactique, fournir une méthode plus pratique et plus précise pour le diagnostic médical et la surveillance de la santé.
Application du graphène dans les capteurs photoélectriques
La conductivité élevée et la quasi-transparence du graphène en font un choix idéal pour les électrodes transparentes dans les capteurs photoélectriques. Par rapport aux détecteurs à semi-conducteurs traditionnels, les photodétecteurs à base de graphène ont une plage de longueurs d'onde de fonctionnement plus large et peuvent détecter de l'ultraviolet au térahertz. En outre, la mobilité extrêmement élevée des porteurs du graphène rend son temps de réponse extrêmement court, ce qui le rend très adapté aux capteurs optiques ultrarapides. Les capteurs photoélectriques à base de graphène ont de larges perspectives d'application dans les communications optiques, détection optique, et traitement du signal optique.
Application du graphène dans les capteurs de gaz
Le principe de fonctionnement du gaz graphène capteurs de détection de molécules consiste à détecter la présence de molécules de gaz en mesurant le changement de conductivité du matériau. Lorsque les molécules de gaz sont adsorbées à la surface du graphène, ils agissent comme donneurs ou accepteurs d'électrons, provoquant des changements dans la conductivité du graphène. Parce que le graphène a les caractéristiques d'un bruit ultra faible, sa concentration en porteurs peut changer considérablement même dans des conditions extrêmes, obtenant ainsi une détection haute sensibilité de molécules de gaz uniques. Cette fonctionnalité confère aux capteurs de gaz graphène une large gamme d'applications dans la surveillance de l'environnement., sécurité industrielle, santé médicale et autres domaines.
Application du graphène dans les capteurs flexibles
La flexibilité du graphène en fait un matériau idéal pour fabriquer des capteurs hautement extensibles et flexibles. Même lorsque des contraintes mécaniques sont appliquées, les propriétés électriques du graphène ne se dégradent pas. Donc, les capteurs flexibles à base de graphène ont un grand potentiel d'application dans l'électronique portable, surveillance des mouvements, et la biomédecine. Par exemple, des capteurs de contrainte flexibles peuvent être utilisés pour surveiller l'état de mouvement du corps humain, apporter un soutien important à la science du sport et à la médecine de réadaptation.
Industrie du futur des capteurs de graphène
Avec le développement rapide de l'Internet des objets (IdO), Internet industriel et fabrication intelligente, la demande du marché pour des capteurs servant de pont reliant le monde réel et les signaux des circuits continue de croître. Les capteurs en graphène deviennent une force importante dans l'industrie des capteurs en raison de leurs excellentes performances et de leurs vastes perspectives d'application.. À l'avenir, avec la maturation continue de la technologie de préparation du graphène et la réduction supplémentaire des coûts, les capteurs de graphène devraient être appliqués et promus dans davantage de domaines, apporter une expérience plus pratique et intelligente à la production et à la vie humaines.
Conclusion
Le graphène a un large éventail d'applications dans l'industrie des capteurs, et ses propriétés physiques et chimiques uniques offrent la possibilité d'une sensibilisation, intelligence et portabilité de capteurs. Avec le progrès continu de la technologie et l’expansion du marché, les capteurs de graphène devraient devenir une force importante sur le futur marché des capteurs, contribuer plus de sagesse et de force au développement et au progrès de la société humaine.
