清華大學(xué)微納電子系任天令團(tuán)隊(duì)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(cè)呼吸、心率、發(fā)聲等，未來(lái)在運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)、睡眠監(jiān)測(cè)、生物醫(yī)療等方面具有重大應(yīng)用前景。這一成果日前發(fā)表在納米領(lǐng)域著名期刊《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)·納米》上。

清華大學(xué)マイクロナノ電子學(xué)部の任天令氏が率いるチームがこのほど多層グラフェン表皮電子皮膚を開(kāi)発した。これは極めて高い感度を備え、人體の肌に直接貼ることでその呼吸、心拍、聲などを探知することができる。將來(lái)的にはスポーツや睡眠のモニタリングのほか、生物醫(yī)學(xué)といった分野で広く使われる可能性を有している。この成果はこのほど、ナノテクの有名學(xué)術(shù)誌「ACS Nano」に掲載された。

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，但是如何將石墨烯更加舒適、美觀、穩(wěn)定、可靠地貼合在皮膚表面，從而采集各種生理信號(hào)仍然是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

情報(bào)によると、電子皮膚は重要な生物醫(yī)學(xué)センサーの一種であり、その材料に高い柔軟性と感度、接著性と快適性を備えさせる必要がある。グラフェンは高い導(dǎo)電性と柔軟性を擁しているため、電子皮膚を作る理想的な材料といえる。しかしグラフェンをより心地よく、見(jiàn)た目にも優(yōu)れ、安定してしっかりと肌の表面に貼り付け、各種生理信號(hào)を集めるかという點(diǎn)については、解決が必要とされていた問(wèn)題だった。

通過(guò)對(duì)激光直寫石墨烯微觀結(jié)構(gòu)的分析研究，任天令團(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(guò)程。多層石墨烯表皮電子皮膚可以通過(guò)電阻變化實(shí)現(xiàn)對(duì)皮膚表面的微小形變等的監(jiān)測(cè)，通過(guò)貼覆在口罩、手腕、喉嚨等多個(gè)位置分別實(shí)現(xiàn)對(duì)呼吸、心跳、語(yǔ)音等生理體征信號(hào)的測(cè)量，測(cè)試者佩戴時(shí)并不會(huì)影響正?；顒?dòng)。

任氏のチームはレーザー照射によるグラフェンのマクロ構(gòu)造の分析?研究を行い、グラフェン帯狀構(gòu)造を基礎(chǔ)とする裂け目理論模型を作り、応力により生じる抵抗の変化の過(guò)程を再現(xiàn)した。多層グラフェン表皮電子皮膚は電気抵抗の変化により、皮膚表面の微小形狀変化などを観測(cè)する。マスクや腕、喉などに貼り付けることで、呼吸や心拍、聲などの生理信號(hào)を測(cè)定する。またこの裝著が利用者の正常な活動(dòng)を妨げることにはならないという。