Графен превратил пластилин в датчик давления

Физики из Великобритании и Ирландии создали чувствительный датчик давления на основе графена и детского «умного пластилина». По словам ученых, он способен уловить даже самые малейшие колебания — вплоть до шагов паука. Работа исследователей опубликована в журнале Science.

Графен представляет собой углерод в форме гексагональной решетки толщиной в один атом. Из-за своей необычной легкости, прочности, тепло- и электропроводности этот материал активно изучается исследователями. Например, физики часто соединяют графеновые листы с другими химическими элементами и веществами в надежде получить уникальный композитный материал, который можно будет использовать в медицине, электронике и ряде других областей. Однако ученые до сих пор почти не смешивали графен с так называемыми «вязкоэластичными» полимерами, хотя, исследования показывают, что в таких соединениях его механические и электрические свойства будут усиливаться.

Авторы новой работы добавили тонкие листы графена длиной до 800 нанометров в самодельный «умный пластилин», изготовленный из борной кислоты и силиконового масла. В результате он превратился из мягкого и податливого вещества в более твердый, но очень чувствительный к внешнему воздействию материал. Как замечают исследователи, графеновый пластилин обладал необычными свойствами: его электрическое сопротивление резко возрастало даже при малейшей деформации, а после прекращения механического воздействия постепенно возвращалось к своему исходному значению. Это происходило из-за того, что графеновые «хлопья» формировали электропроводную сеть внутри «умного пластилина», которая разрушалась при оказании давления и восстанавливалась по мере того, как графен возвращался в свое прежнее положение в вязком полимере.

Физики использовали графеновый пластилин для создания миниатюрного датчика растяжения, который измеряет давление. С его помощью исследователи смогли определить частоту пульса у одного из лаборантов: для этого он прислонил к шее кусочек материала с электродами, которые были подключены к компьютеру. Слабое механическое давление, создаваемое пульсом, значительно меняло электрическое сопротивление графенового пластилина, что хорошо прослеживалось на графике и позволило дополнительно вычислить артериальное давление испытуемого. Авторы работы также использовали датчик для регистрации шагов паука весом всего 20 миллиграмм.

Исследователи замечают, что материал примерно в 250 раз чувствительнее самого дешевого на рынке датчика давления на основе металла (к этому типу относятся, например, широко распространенные тензодатчики). Это позволяет использовать его при создании недорогих и более совершенных устройств для измерения давления или дыхания пациентов. На данный момент ученые уже ведут переговоры с несколькими медицинскими компаниями.

Недавно корейские и американские ученые разработали носимое устройство из графена и золота, которое способно автоматически измерять уровень глюкозы и при необходимости вводить сахароснижающий препарат. Кроме того, в июне появился браслет, который поможет отслеживать состояние пациентов с астмой, а также уровень опасных веществ в окружающем воздухе. Их повышенное содержание может порой привести к критическому состоянию у людей даже не страдающих от заболевания.

Кристина Уласович

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.
Англичане создали умную ферму для выращивания грибов на дому

Английская компания Shrooly Smart Device представила одноименную ферму для выращивания грибов в домашних условиях. Устройство регулирует и поддерживает уровень освещенности, влажность и приток воздуха внутри камеры в зависимости от вида грибов. Производители также представили инокулированные спорами грибов брикеты, которые нужно помещать внутрь фермы. Разработчики заявляют, что для роста урожая из одного брикета потребуется от семи до десяти дней. Проект уже собрал необходимую для запуска сумму на краудфандинговой платформе Indiegogo.