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【石墨烯】石墨烯作为传感器材料 助推生物医学的创新发展

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 2019-09-11 11:05:58  来源:微晶科技 E711G0

石墨烯分子网格

石墨烯未来市场前景广阔

当前,我国十分重视科技创新能力的提升。石墨烯作为科学界的“吉祥物”,其拥有的电学、力学、光学、热性能和高比表面积等性能,应用在人类生活的诸多领域,未来市场前景广阔,被视为21世纪的“革命性材料”。

全球不少国家将石墨烯作为高科技发展的战略制高点,尤其在高端应用领域竞争激烈。纵观石墨烯的发展演化趋势,整个石墨烯产业仍处于技术成长期,且技术演化趋势正由制备工艺向具体应用领域转变。

从市场规模来看,据前瞻产业研究院发布的《中国石墨烯行业深度市场调研与投资战略规划分析报告》统计数据显示,2014年以来,全球石墨烯市场规模快速增长,2018年,全球石墨烯行业的市场规模约为0.34亿美元。未来随着石墨烯在散热材料、高性能计算系统(晶体管材料)、透明显示材料超级电容器、锂电、传感器、结构材料等领域取得实际突破以及市场应用的推广,届时将释放更大的市场空间。预计在2019年,市场规模将突破1亿美元,到2025年市场规模将超过20亿美元。

2014-2025年全球石墨烯行业市场规模统计情况及预测

2014-2025年全球石墨烯行业市场规模统计情况及预测

数据来源:前瞻产业研究院整理

石墨烯具备的力学性能和生物相容性是作为增强填料能提高生物材料的力学性能。石墨烯应用在传感器领域是生物医学的重点研究方向,也是新兴医疗诊断的主要研究方向。

众所周知,石墨烯具有独特电学和机械性能的二维材料,仅有一个原子层厚的单层结构晶片。其所具备的良好电子特性、表面灵敏度和选择性成为传感器应用的理想选择,包括用于人类的医疗诊断领域。

近期,国外科研人员开发出的“电子芯片上的器官”平台,是利用生物电传感器对心脏细胞的电生理学进行三维测量。科研人员将石墨烯传感器制成的传感器阵列固定在芯片表面,刻蚀出一个锗金属底层。移除这个底层后,生物传感器阵列就可释放并以桶形结构从表面卷起。通过对卷起过程的力学分析精确控制传感器的形状,以确保传感器与心脏组织之间的接触。

科研人员通过石墨烯传感器阵列可以自动调节传感器和组织之间微妙“接触”水平,以避免因外部压力而改变组织的生理条件,从而测量出高质量的电信号。“电子芯片上的器官”技术有助于开发和评估用于疾病治疗的药物功效,甚至可直接在人类组织上筛选药物和毒素,而不是在动物组织上进行测试。

石墨烯的独特性意味着它具有很大的应用潜力,可广泛用于各种传感应用。我们需要准确了解材料的特征,能够评估它在不同应用中的制造和使用方式。通过这项研究,我们努力制定石墨烯的国际标准,将有助于揭开令人充满期待的材料新应用。

(文章来源:微晶科技——石墨烯作为传感器材料,助推生物医学的创新发展)

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