韩国江原大学开发出可拉伸和导电的石墨烯墨水

成果简介

石墨烯墨水最近引起了人们对印刷可穿戴和柔性电子产品和传感器的关注，这不仅是因为它们的高导电性和低成本，而且还因为它们适用于高速印刷。尽管可靠且可扩展的印刷技术已经成熟，但石墨烯油墨在导电性、拉伸性/柔韧性和大规模生产方面的进一步改进对于实时监测传感器来说是必要的。本文，韩国江原大学Bong Gill Choi等研究人员在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊发表名为“Highly Stretchable Sensor Based on Fluid Dynamics-Assisted Graphene Inks for Real-Time Monitoring of Sweat”的论文，研究通过高效且可扩展的流体动力学辅助石墨剥离以及与弹性体Ecoflex的混合过程，制备了高度可拉伸和导电的石墨烯墨水。

将油墨印刷到纺织基材上后，即使在机械拉伸状态（150% 的应变）下，蛇形图案的导体也表现出高导电性和稳定的电阻。在这个导电平台上制造了检测钠离子的电化学传感器。这些传感器在不同的机械变形下显示出高电位传感能力。为了证明开发的传感器的贴身性能，在室内固定运动器材上运动期间对人体汗液中的钠离子浓度进行了实时监测。

图文导读

图1. 使用流体辅助剥离石墨制备 Eco-Gr 墨水的示意图以及基于丝网印刷 Eco-Gr 传感器的智能运动袜的制造示意图，该传感器具有 Na +选择性传感和 Ag/的双电极配置AgCl 参比电极。

图2. (a) SEM 和 (b) Gr 纳米片的 TEM 图像。(c) Gr 纳米片的高分辨率 TEM 和 SAED 图像。(d) XRD 图案，(e) FT-IR光谱，和 (f) 石墨和Gr的拉曼光谱。

图3、 Eco-Gr薄膜的应力-应变曲线

图4. Eco-Gr 传感器的电化学传感性能

图5. (a) 拍摄可穿戴汗液传感器袜子的图像。(b) 带有 CHI 760E 和 PCB 电化学分析仪的 Eco-Gr 传感器的 EMF 响应和校准曲线。(c) EMF 响应和 (d)在室内骑行期间从受试者的汗液中获得的可穿戴汗液传感器袜子的Na +浓度。

3小结

本文展示了一种完全集成的无线汗液传感器袜子，用于实时监测汗液中的 Na +浓度。使用流体动力学过程制备可拉伸和导电的 Eco-Gr 墨水。具有蛇形结构的印刷Eco-Gr导体在180°弯曲角和150%应变下表现出良好的导电性和稳定的电阻。成功进行了基于汗液传感器袜子的身体测试，用于在固定自行车运动期间实时监测人体汗液中的 Na +浓度。

文献：

https://doi.org/10.1021/acsami.2c10638