傳感技術(shù)不斷革新的當(dāng)下,三維石墨烯以其優(yōu)越特性成為實現(xiàn)高靈敏傳感的 “新寵”,為眾多領(lǐng)域帶來了沒出現(xiàn)過的檢測精度與效率提升。
三維石墨烯具備獨特的結(jié)構(gòu)與性能優(yōu)勢,這是其實現(xiàn)高靈敏傳感的基礎(chǔ)。它擁有超大的比表面積,為與被檢測物質(zhì)的相互作用提供了豐富的活性位點。同時,良好的導(dǎo)電性使得電子傳遞迅速,能夠快速將檢測信號轉(zhuǎn)化并傳輸,提高了傳感響應(yīng)速度。此外,其多孔結(jié)構(gòu)不僅增加了與目標(biāo)物的接觸面積,還能對某些物質(zhì)進行富集,進一步增強檢測靈敏度。
在生物傳感領(lǐng)域,三維石墨烯大顯身手。以生物標(biāo)志物檢測為例,對于癌癥早期診斷至關(guān)重要的腫瘤標(biāo)志物,三維石墨烯傳感器展現(xiàn)出高靈敏度。由于其表面可修飾多種特異性識別分子,當(dāng)腫瘤標(biāo)志物存在時,會與修飾分子發(fā)生特異性結(jié)合,引起三維石墨烯電學(xué)性能改變,這種變化能被檢測到,實現(xiàn)對低濃度腫瘤標(biāo)志物的有效探測,為癌癥早篩提供有力支持。在血糖監(jiān)測方面,三維石墨烯葡萄糖傳感器更是突破傳統(tǒng)。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(yīng),為糖尿病患者實時、準(zhǔn)確的血糖檢測帶來便利。
化學(xué)傳感方面,三維石墨烯同樣表現(xiàn)不錯。對于環(huán)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(fā)生絡(luò)合反應(yīng),改變自身電學(xué)特性,從而實現(xiàn)對痕量重金屬離子的高靈敏檢測,助力環(huán)境保護與水質(zhì)監(jiān)測。在氣體傳感領(lǐng)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(fā)電阻變化,進而實現(xiàn)對低濃度有害氣體的及時察覺,守護室內(nèi)空氣質(zhì)量。
物理傳感領(lǐng)域,三維石墨烯在壓力傳感上優(yōu)勢。因其特殊的多孔柔性結(jié)構(gòu),在受到微小壓力時,內(nèi)部結(jié)構(gòu)變形導(dǎo)致電阻改變,可用于可穿戴設(shè)備中,準(zhǔn)確感知人體細微動作,如脈搏跳動、關(guān)節(jié)活動等,為智能健康監(jiān)測提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。
三維石墨烯憑借自身優(yōu)勢,在生物、化學(xué)、物理等多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了高靈敏傳感,隨著研究深入與技術(shù)完善,有望在更多場景發(fā)揮關(guān)鍵作用,推動傳感技術(shù)邁向新高度。