傳感技術不斷革新的當下,三維石墨烯以其優越特性成為實現高靈敏傳感的 “新寵”,為眾多領域帶來了沒出現過的檢測精度與效率提升。
三維石墨烯具備獨特的結構與性能優勢,這是其實現高靈敏傳感的基礎。它擁有超大的比表面積,為與被檢測物質的相互作用提供了豐富的活性位點。同時,良好的導電性使得電子傳遞迅速,能夠快速將檢測信號轉化并傳輸,提高了傳感響應速度。此外,其多孔結構不僅增加了與目標物的接觸面積,還能對某些物質進行富集,進一步增強檢測靈敏度。
在生物傳感領域,三維石墨烯大顯身手。以生物標志物檢測為例,對于癌癥早期診斷至關重要的腫瘤標志物,三維石墨烯傳感器展現出高靈敏度。由于其表面可修飾多種特異性識別分子,當腫瘤標志物存在時,會與修飾分子發生特異性結合,引起三維石墨烯電學性能改變,這種變化能被檢測到,實現對低濃度腫瘤標志物的有效探測,為癌癥早篩提供有力支持。在血糖監測方面,三維石墨烯葡萄糖傳感器更是突破傳統。借助其有效率的電子傳輸能力與對葡萄糖的強催化活性,可對血液中葡萄糖濃度的微小變化迅速響應,為糖尿病患者實時、準確的血糖檢測帶來便利。
化學傳感方面,三維石墨烯同樣表現不錯。對于環境污染物檢測,如對重金屬離子的傳感,三維石墨烯憑借表面豐富的含氧官能團,能與重金屬離子發生絡合反應,改變自身電學特性,從而實現對痕量重金屬離子的高靈敏檢測,助力環境保護與水質監測。在氣體傳感領域,針對有害氣體如甲醛、氨氣等,三維石墨烯因其大比表面積與強吸附性,可快速吸附氣體分子,引發電阻變化,進而實現對低濃度有害氣體的及時察覺,守護室內空氣質量。
物理傳感領域,三維石墨烯在壓力傳感上優勢。因其特殊的多孔柔性結構,在受到微小壓力時,內部結構變形導致電阻改變,可用于可穿戴設備中,準確感知人體細微動作,如脈搏跳動、關節活動等,為智能健康監測提供關鍵技術支撐。
三維石墨烯憑借自身優勢,在生物、化學、物理等多領域實現了高靈敏傳感,隨著研究深入與技術完善,有望在更多場景發揮關鍵作用,推動傳感技術邁向新高度。