用智能墨水打造超靈敏傳感器“寫”到哪里感知就到哪里

構成各種智能墨水的納米材料：（a）氧化石墨烯（GO）；（b）還原氧化石墨烯（rGO）；（c）黑色素類似-聚多巴胺（PDA）；（d）PDA @ rGO

　　據麥姆斯咨詢報道，海法以色列理工學院的研究人員開發出了一種能夠識別并區分不同刺激的創新型傳感系統。該系統基于折紙藝術，結合了以色列理工學院開發的智能墨水材料。

　　這項研究已經發表于Nature子刊Nature Communications雜志，由以色列理工學院Wolfson化學工程學院和Russell Berrie納米技術研究所的Hossam Haick教授領導，以及跟著Haick教授進行博士后研究的Min Zhang博士完成。Zhang博士目前是華東師范大學的副教授。

　　“當前，對于特定目的的多用途傳感系統存在巨大需求，”Haick說，“這些系統在醫學、反恐、食品安全、環境監測、物聯網等領域具有巨大的應用潛力。問題在于現有的氣相色譜等技術存在許多缺點，包括高昂的成本。”

　　Haick教授等研究人員面臨的挑戰是開發一種靈敏度足夠高的單一系統，以識別并區分不同的刺激。研究人員稱他們開發了一種受大自然啟發的解決方案。

　　Haick教授表示，“對于人類的感官系統，我們想到的是一個整體，它能夠以一種大腦能理解的方式將所有數據傳給大腦。這啟發了我們的研究，將我們想要監測的所有環境數據集中在不同的地方。它是一種多用途的感知系統，可以吸收刺激并區分它們。”

　　由Haick和Zhang開發的被稱為“折紙分層傳感器陣列”（OHSA）的系統，是用兩位科學家開發的智能導電墨水“寫”在目標物體上的分組傳感器集成陣列。這是一種能夠以高時間和空間分辨率檢測物理和化學刺激的單一器件，這些刺激包括溫度、濕度、光和揮發性有機顆粒等。

　　由于它還能夠區分異構體和手性對映體（互為鏡像的分子結構），因此為醫學診斷開辟了新途徑。值得注意的是，揮發性有機顆粒監測可用于多種領域，包括疾病診斷和危險物質監測。

　　這種獨特的智能墨水有許多優點，包括成本低廉、能夠大量生產，并且在目標表面上的應用非常簡單。研究人員進行的實驗包括對照（其他類型的墨水）實驗，并證明這種特殊墨水能夠緊緊貼合各種材料，包括：鋁箔、玻璃、相紙、Kapton膠帶（美國杜邦DuPont生產的聚酰亞胺薄膜材料的商品名稱。具有優良的化學穩定性、耐高溫性、堅韌性、耐磨性、阻燃性、電絕緣性等，可用于電動機、磁導線、飛機與導彈接線和扁平軟電纜的電氣絕緣中；由于其固有的阻隔性，也可用于制作飛機和船舶的防火隔層和食品包裝材料）、腈（用于制造一次性手套的材料）、以及聚二甲基硅氧烷（PDMS，用于制造隱形眼鏡以及各種醫療產品和化妝品）。

　　這種墨水還可以以導電紋身的形式“書寫”在人體皮膚和指甲上。此外，它還具有防水性能，可以用于各種生理變量相關的持續監測。

　　“可以說，我們的傳感系統可以識別化學和物理刺激的特征‘指紋’，并提供有關的信息，”Haick說，“其低成本優勢，使其可用于許多地方，包括貧困地區，用于醫療及其他用途。”