英國曼徹斯特大學(xué)(University of Manchester)的研究人員將石墨烯傳感器嵌入于無(wú)線(xiàn)射頻辨識(RFID)裝置中，以實(shí)現免用電池的無(wú)線(xiàn)智能濕度監測器。這項研究的目標是實(shí)現物聯(lián)網(wǎng)(IoT)在制造業(yè)、食品安全、醫療保健以及像核廢料處理等敏感操作環(huán)境的應用。

研究人員在發(fā)表于《科學(xué)報告》(Scientific Reports)的論文中描述了他們的研究。透過(guò)將石墨烯氧化物(GO，石墨烯的衍生物)分層到石墨烯上以創(chuàng )建軟性的異質(zhì)結構，該團隊開(kāi)發(fā)了用于遠程監控的濕度傳感器，并能夠連接到任何無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )。該實(shí)驗裝置不需要電池供電，因為它能從接收器采集電力。據研究人員介紹，這些傳感器可以逐層打印，以極低的成本實(shí)現大規模量產(chǎn)。

研究小組負責人Zhirun Hu預測，這項研究將致使“這一技術(shù)在未來(lái)與其他2D材料整合的可能性，從而開(kāi)創(chuàng )無(wú)線(xiàn)感測應用的新局面”。

根據這篇論文，這項研究還涉及在GHz頻率的各種濕度條件下測量GO的相對介電常數。研究人員發(fā)現，相對介電常數隨著(zhù)吸水量的增加而增加。在 GHz頻率環(huán)境下的實(shí)驗結果，不同于幾MHz或更低頻率環(huán)境下的結果，在低頻環(huán)境下，相對介電常數隨著(zhù)濕度的降低而增加。

研究人員利用石墨烯氧化物的這種電性能，透過(guò)在石墨烯天線(xiàn)上涂覆GO層來(lái)制作無(wú)電池無(wú)線(xiàn)的RFID濕度傳感器。GO/石墨烯天線(xiàn)的諧振頻率以及反向散射相位對周?chē)鷿穸茸兊锰貏e敏感，并且可以由RFID讀取器檢測到具體數值。因此，該結構允許將數字辨識組件放置在任何位置或物品上實(shí)現無(wú)線(xiàn)濕度監測，并為物聯(lián)網(wǎng)應用的低成本高效率傳感器鋪路。

esmc01151040傳感器可以逐層打印，以低成本實(shí)現大規模量產(chǎn)；該技術(shù)適用于一系列2D材料 （來(lái)源：University of Manchester）

石墨烯于2004年在曼徹斯特大學(xué)被發(fā)現，是第一個(gè)被分離出的2D材料。它比鋼更堅固，重量更輕、更軟，導電性也比銅好。自從石墨烯被發(fā)現以后，陸續有其他一些2D材料被鑒定出來(lái)，而且這一串名單還在繼續增加中?？茖W(xué)家們透過(guò)將2D材料按照精確選擇的順序分層，以創(chuàng )建范德華(van der Waals)異質(zhì)結構，發(fā)現他們可以制造出針對特定用途的高性能結構。

負責協(xié)調濕度傳感器項目的曼徹斯特大學(xué)教授Konstantin Novoselov于2010年榮獲諾貝爾物理學(xué)獎，他稱(chēng)該項目是“可印刷技術(shù)的第一個(gè)例子，能讓幾種2D材料匯集在一起，創(chuàng )造出適合工業(yè)應用的功能組件。物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)快速成長(cháng)的技術(shù)領(lǐng)域，我相信2D材料將在這里發(fā)揮重要作用。”