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传感器是一种用来检测周围环境变化的仪器，如温度、压力、某种流量、运动和湿度。然后，它通过某种类型的输出作出响应，如光学、机械或电子信号。例如，由于表面传感器，灯可能会因触摸而变暗，或者电梯按钮可能通过触摸敏感传感器对触摸做出反应。同样，水银温度计对温度变化的反应是增加水银的体积。
有主动和被动传感器，取决于它们是否需要电源。主动传感器包括光探测传感器，而被动传感器包括胶片摄影传感器。
石墨烯是什么?
石墨烯是一种二维的片状材料，完全由碳原子组成。它只有一个原子的厚度。这意味着这种材料中的每一个原子都能够对环境的任何变化做出完全的反应。用于检测化学物质的传感器只能检测到危险物质的单个分子。石墨烯的使用正在实现这种水平的灵敏度。
基于石墨烯的传感器不仅是微米级的，而且可以捕捉到分子变化的每一个事件。
为什么石墨烯是传感器应用的理想材料？
石墨烯是用于传感器的理想材料有很多原因:
- 在微尺度下，拉伸模量为1 Tpa，强度是钢的200倍。
- 它具有世界上所有材料中最高的热导率和电导率；这使得电子能够在石墨烯电极表面和生物分子之间进行良好的传输。
- 它密度极高，但又轻又透明。
- 石墨烯的表面体积比非常高，可以通过简单吸附或活性基团(如羧基、磺酸盐、酸氯、羟基和胺)之间的共价交联，将感兴趣的生物分子附着在其表面，使其功能化。
- 它具有独特的光学特性，如透明度。
- 它有超过10的高载流子密度13厘米－2以及高载流子迁移率，超过20000厘米2V－1年代－1．
- 它有一个小的带隙，这意味着电子从价带顶部移动到导带底部所需的能量很小。
- 在室温下，在垂直于电流方向的磁场作用下产生电压(霍尔效应)。
- 与碳纳米管相比，石墨烯的可用表面积是碳纳米管的两倍，均匀表面的数量也更高，使其成为均匀有效功能化的理想材料。
在传感器中使用石墨烯的优点是什么?
石墨烯及其衍生物，如氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、多层石墨烯和石墨烯纳米片，可通过多种技术生产。石墨烯-纳米复合材料也可用，可以使用任何一种将石墨烯与纳米材料或聚合物连接的方法制备。欧洲杯足球竞彩其他形式的石墨烯，如石墨烯纳米带和石墨烯量子点，对场效应更加敏感，并对边缘的化学变化做出响应。
多个传感机制
所有这些都能通过各种机制感知分子的低浓度或物理变化。这可能包括能够在压力下弯曲，响应热变化，在表面吸附分子，或通过功能化石墨烯吸附，已处理，以响应某些分子具有高度特异性。
电性能
石墨烯表面的高电荷迁移率和导电性使其能够对任何这些变化产生现成的、可测量的响应。与其他传感器材料相比，石墨烯的这种高效响应具有很大的优势。欧洲杯足球竞彩
易用性
石墨烯的使用将有助于减小传感器的尺寸和重量，并提高灵敏度。它们还将提供快速传感能力，同时更具成本效益。例如，在短波红外探测器中使用石墨烯作为电荷转换层将有助于使这些传感器广泛用于半导体的分类和检查、光谱成像和过程监控。
石墨烯传感器应用实例
石墨烯可能广泛应用于生物传感器，用于检测体液中的各种分析物，包括血红蛋白、葡萄糖和胆固醇。它们特别适用于利用生物分子和电极表面之间的电子直接传递的电化学传感器。
新的生物传感器可以寻找特定的分子来分析一个人的呼吸成分，比如肺癌生物标志物，从而诊断影响个体的疾病。石墨烯的使用可以彻底改变目前的“电子鼻”设备。
石墨烯可以检测出比硅传感器低一百倍的磁性变化。
与传统仪器相比，基于石墨烯的功能化传感器以无与伦比的灵敏度和高效率检测化学和生物波动。石墨烯电极的功能化也提高了电极的特异性，避免了电极的污染。
非酶石墨烯电极在检测多种生物分子方面表现出色。
有时在传感器中使用包括石墨烯沟道的场效应晶体管（FET），以利用低噪声和高载流子迁移率。当分析物与之结合时，电流发生变化，产生一个信号，可以分析该信号以提供多个变量。这些可以用来检测DNA杂交和带有负电荷的细菌。
基于纳米级石墨烯器件的DNA传感器正在探索用于检测核酸成分。这些小型化设备的其他应用包括气体传感器、pH传感器、压力传感器、应变传感器和生态敏感传感器。
基于石墨烯的光探测器和湿度传感器比传统仪器速度更快，同时具有灵活性和透明性。这些可能在液晶显示器、触摸屏、有机LED以及有机太阳能电池中非常重要。
通过加入氧化石墨烯，智能食品包装正在诞生。这可以检测腐烂食物释放的气体，从而防止食物浪费，同时也避免了食物中毒。
类似地，石墨烯传感器可用于军事应用，以检测极低浓度的有害化学物质和爆炸物，在距离现场较远的情况下，为战争中的士兵提供伏击或营地预警。
许多类似的石墨烯传感器应用在铁砧上。这可能标志着传感器世界的变革，而这取决于高质量、性能可靠的石墨烯的可用性。
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