防水石墨烯电子电路

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防水石墨烯电子电路

水分子扭曲了石墨烯的电阻,但是一个欧洲研究人员小组发现,当这种二维材料与电路的金属集成在一起时,接触电阻不会受到湿度的影响。这一发现将有助于开发成本大大降低的新型传感器。

石墨烯是一种具有非凡导电性和机械性能的原子薄碳原子薄片,其许多应用包括传感器的制造。这些将环境参数转换为可以用计算机处理和测量的电信号。

由于其二维结构,基于石墨烯的传感器非常敏感,并有望在未来几年以较低的制造成本实现良好的性能。

为了实现这一点,石墨烯在与常规电子电路集成时需要进行有效的电接触。这种适当的接触对于任何传感器都至关重要,并且会严重影响其性能。

但是出现了一个问题:石墨烯对湿度敏感,对周围空气中吸附到其表面的水分子很敏感。H2O分子会改变这种碳材料的电阻,从而将错误信号引入传感器。

但是,瑞典科学家发现,当石墨烯与电子电路的金属结合时,接触电阻(由于界面接触不良导致的材料总电阻的一部分)不受水分的影响。

“这将使传感器设计人员的工作变得更加轻松,因为他们不必担心湿度会影响接触,而只需担心石墨烯本身的影响,”博士Arne Quellmalz解释说。瑞典皇家理工学院(KTH Royal Institute of Technology)的学生,也是该研究的主要研究员。

这项研究发表在《ACS Applied Materials&Interfaces》杂志上,是在传输线模型测试结构以及计算机模拟中,通过石墨烯,金金属化和二氧化硅衬底的实验进行的。

“通过将石墨烯与常规电子产品结合使用,您既可以利用石墨烯的独特性能,又可以利用常规集成电路的低成本。” Quellmalz说:“结合这两种技术的一种方法是将石墨烯放置在成品电子设备的顶部,而不是将金属沉积在石墨烯片的顶部。”

作为欧洲CO2-DETECT项目的一部分,作者正在采用这种新方法来创建基于石墨烯的传感器的首批原型。更具体地说,目的是通过光学检测中红外光并以比其他技术更低的成本来测量主要的温室气体二氧化碳(CO 2)。



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