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碳基纳米材料或在柔性电子器件及可穿戴智能传感器取得更广泛应用

发布时间：2014/12/30 0:05:56

碳基纳米材料（碳纳米管、石墨烯等）由于其具有独特的物理和化学性能，使得由它形成的导电薄膜和构筑的纳米光电子器件表现出了优异的性能，从而迅速成为当前科学界和工业界研究的热点，其在柔性电子学器件和可穿戴智能电子设备中的应用研究备受国内外研究者关注。

在国家自然科学基金委和中国科学院的大力支持下，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所研究员张珽课题组，围绕碳基纳米材料在柔性电子器件及可穿戴智能传感器的基础和应用领域开展了广泛研究。研究人员通过材料及器件的结构设计，制备了高质量碳基纳米材料超薄膜，并成功应用于构筑柔性室温高灵敏度环境传感器（J.Mater.Chem., 2012, 22, 21824-21827；Back Cover），高灵敏性仿生电子皮肤（Advanced Materials, 2014, 26, 1336-1342; Cover），及非接触式传感控制阵列化器件（Advanced Materials, DOI: 10.1002/adma.201404069; Inside Cover）。

还原氧化石墨烯（rGO）是二维石墨烯家族的重要衍生物，其优异的光电性能、机械性能和良好的稳定性能等使其成为制备高性能柔性导电薄膜的理想替代者。因此，rGO基导电薄膜的可控组装及其在柔性传感器件的应用研究具有重要的科学意义。

近日，张珽团队在前期工作（J.Mater.Chem., 2012, 22, 21824-21827）基础上，提出了通过液体表面张力在气-液界面层层剥离的方法（Layer-by-layer exfoliation），通过剥离溶液的调整，实现了高质量rGO超薄膜的可控制备。该方法可有效、重复的制备出厚度可控（89～148 nm）、透光性高（>82%）、尺寸和性能均一的晶圆级rGO超薄膜，实现了薄膜厚度和制备过程的可控化。研究人员从表面及界面化学角度深入分析了rGO薄膜剥离及组装的过程，揭示了其形成机理。并进一步将其成功应用于构筑非接触式柔性阵列化传感器件，实现了对湿度的高灵敏度、宽范围（4.3% RH ～ 75.7% RH）、稳定及快速检测。该器件可用于追踪在非接触模式下手指尖周围的湿度分布，有望应用于柔性非接触式控制或实现非接触操作等新型人机交互设备中。相关研究结果已在线发表于《先进材料》(Advanced Materials, DOI: 10.1002/adma.201404069)，并被选为内封面文章。

该系列工作得到了国家自然科学基金、中国科学院的大力资助，并得到苏州纳米所印刷电子部、测试和加工平台的支持。