关于石墨烯在传感器中的应用与展望

石墨烯传感器是由石墨烯制作而成的用途广泛的高光敏度传感器。这种新型传感器的关键在于使用了“滞留光线”的纳米结构。纳米结构能够比传统的传感器更长时间地捕获产生光线的电子微粒。这就会导致产生一种更强的电信号，就像数码相机所拍摄的照片一样，它能够将这种电信号转变成图像。

一、气体传感器

石墨烯气体分子检测传感器的工作原理是测量材料导电率的变化，通过在石墨烯表面吸附气体分子，作为电子的供体或受体。研究表明，传导的量子尺度的变化可以通过石墨烯灵敏地显示出来，因此用传感器来检测单个气体分子似乎是可行的。但测量时的温度和目标气体的流速很有可能会影响这种灵敏度。其次，石墨烯还拥有一个优点——超低噪声材料。这个优势让石墨烯即使在没有载流子和多出几个电子的极限情况下，它的载流子浓度也能够发生很大的变化。除了这个优势之外，石墨烯在这个应用中还可以在单晶上创建四探针器件，这保证了任何接触电阻对限制灵敏度的影响可以被消。

二、光电传感器

石墨烯的高导电性和近乎透明的特性使其成为光电传感器中透明电极的一个吸引人的选择。石墨烯的光电探测器的工作原理是测量光子通量，它通过将吸收的光子能量转换为电流来测量，与半导体的传统探测器相比，石墨烯基光电探测器具有更宽的工作波长范围。此外，石墨烯拥有比其他材料更优越的载流子迁移率，这意味着它的响应时间比其他光电探测器的响应时间快得多，这应该会转化为超快的光学传感器。

三、柔性传感器

石墨烯在柔性和可拉伸的应变和压力传感器、光电探测器、霍尔传感器、电化学传感器和生物传感器方面已经显示出巨大潜力。由于石墨烯固有的柔韧性，即使当对其施加机械应变时，其电性能不会降低。因此，石墨烯一直被认为是制造高伸缩性和柔性传感器和其他电子器件的理想材料。为了实现石墨烯传感元件的柔性电接触，将液态金属放入微流体通道中作为互连材料。柔性应变传感器在可穿戴电子产品中可能会有应用，特别是在运动和锻炼过程中的监测目的。

基于石墨烯优异的性能，使得传感器的灵敏化、智能化、便携化成为可能，它无论是在运动传感、环境传感还是生物传感上皆有持续的研究进展。除了石墨烯传感器优势性能明显，部分特性不逊色于市面上的各类商业化传感器之外。更让人值得期待的是，由于目前石墨烯批量化制备成本降低，石墨烯功能化定制工艺成熟，推进了石墨烯传感器的制备进程，在如人机互动、医疗反馈传感等明确的市场导向下，石墨烯传感器的发展将会愈发快速，为传感器的发展指明了一个新的方向。

审核编辑 ：李倩