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基于石墨烯的可拉伸电极设计与应用

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:在应变下,部分卷轴桥接石墨烯的碎片以维持石墨烯网络,因此即使在高应变下,该结构也具有优异的导电性。负载在弹性体上的三层MGGS在100%应变下保持了其原始电导的65%,而没有纳米卷的三层石墨烯膜仅保留了其初始电导的25%。[46]图3-16可拉伸石墨烯基场效应晶体管示意图[46]2017年,Yang等开发了一种柔软且高度褶皱的全碳场效应晶体管阵列,用于大脑电生理活动记录。

基于石墨烯的可拉伸电极设计与应用

2017年,Liu等在堆叠的石墨烯层之间加入了石墨烯纳米卷,制备了多层石墨烯/石墨烯卷轴(Multilayer Graphene/Graphene Scroll,MGGS)结构(图3-16)。在应变下,部分卷轴桥接石墨烯的碎片以维持石墨烯网络,因此即使在高应变下,该结构也具有优异的导电性。负载在弹性体上的三层MGGS在100%应变下(应变垂直于电流方向)保持了其原始电导的65%,而没有纳米卷的三层石墨烯膜仅保留了其初始电导的25%。使用MGGS电极制造的可拉伸全碳场效应晶体管[MGG作为源、漏和栅电极,单壁碳纳米管(SWNT)为沟道]的透光率大于90%,在120%应变(平行于电荷传输方向)下仍能保持其原始电流输出的60%。[46]

图3-16 可拉伸石墨烯基场效应晶体管示意图[46]

2017年,Yang等开发了一种柔软且高度褶皱的全碳场效应晶体管阵列,用于大脑电生理活动记录。全碳、无缝集成的场效应晶体管利用石墨烯作为沟道,石墨烯/碳纳米管复合材料作为电极[图3-17(a)],在较大的机械变形下,场效应晶体管仍能保持其结构完整性和稳定的电子性能,而常规石墨烯/金属场效应晶体管会因为应力而诱发开裂和结构破坏。他们通过面内压缩大幅提高了场效应晶体管神经探针的灵敏度和空间分辨率。全碳、无缝集成的场效应晶体管在褶皱形成后,仍保持了结构的完整和电学性质的稳定,压缩导致的小投影面积和大的活性面积,使得场效应晶体管的空间分辨率提高了6倍。Yang等进一步证明了柔性、高度褶皱的全碳场效应晶体管具有在体内记录大脑活动的能力[图3-17(b)]。[47] (www.xing528.com)

图3-17

(a)全碳、无缝集成的场效应晶体管的SEM图像;(b)柔性、高度褶皱的全碳场效应晶体管阵列共形地贴附在大脑表面[47]

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