清華大學(xué)微納電子系任天令教授團(tuán)隊(duì)日前研發(fā)出多層石墨烯表皮電子皮膚，該器件具有極高的靈敏度，可以直接貼覆在皮膚上用于探測呼吸、心率、發(fā)聲等，在運(yùn)動(dòng)監(jiān)測、睡眠監(jiān)測、生物醫(yī)療等方面具有重大應(yīng)用前景。

這一成果近日發(fā)表于國際納米領(lǐng)域著名期刊《美國化學(xué)學(xué)會(huì)·納米》上。

據(jù)介紹，電子皮膚是一種重要的生物醫(yī)學(xué)傳感器，要求器件擁有好的柔韌性和可伸縮性、高靈敏度、好的貼合度和舒適度。“石墨烯由于其出色的導(dǎo)電性和柔韌性，是電子皮膚的理想材料。但是將石墨烯更加舒適、美觀、穩(wěn)定、可靠地貼合在皮膚表面，從而采集人體各種生理信號(hào)一直是一個(gè)亟待解決的關(guān)鍵問題。”任天令解釋。

通過對(duì)激光直寫石墨烯微觀結(jié)構(gòu)的分析研究，任天令教授團(tuán)隊(duì)建立了以石墨烯帶狀結(jié)構(gòu)為基元的裂痕理論模型，較好地模擬了由應(yīng)力引起的阻值變化過程。“多層石墨烯表皮電子皮膚可以通過電阻變化實(shí)現(xiàn)對(duì)皮膚表面的微小形變等的監(jiān)測，通過貼附在口罩、手腕、喉嚨等多個(gè)位置分別實(shí)現(xiàn)對(duì)呼吸、心跳、語音等生理體征信號(hào)的測量。”任天令說。

此外，在器件研制過程中，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了濕法剝離氧化石墨烯的新工藝，去除石墨烯氧化物，只留存石墨烯，使得器件更加美觀，靈敏度更高，可耐受更高的溫度。