碳基納米材料（碳納米管、石墨烯等）由于其具有獨特的物理和化學性能，使得由它形成的導電薄膜和構(gòu)筑的納米光電子器件表現(xiàn)出了優(yōu)異的性能，從而迅速成為當前科學界和工業(yè)界研究的熱點，其在柔性電子學器件和可穿戴智能電子設(shè)備中的應(yīng)用研究備受國內(nèi)外研究者關(guān)注。

在國家自然科學基金委和中國科學院的大力支持下，中國科學院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所研究員張珽課題組，圍繞碳基納米材料在柔性電子器件及可穿戴智能傳感器的基礎(chǔ)和應(yīng)用領(lǐng)域開展了廣泛研究。研究人員通過材料及器件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，制備了高質(zhì)量碳基納米材料超薄膜，并成功應(yīng)用于構(gòu)筑柔性室溫高靈敏度環(huán)境傳感器（J.Mater.Chem.,2012,22,21824-21827；BackCover），高靈敏性仿生電子皮膚（AdvancedMaterials,2014,26,1336-1342;Cover），及非接觸式傳感控制陣列化器件（AdvancedMaterials,DOI:10.1002/adma.201404069;InsideCover）。

還原氧化石墨烯（rGO）是二維石墨烯家族的重要衍生物，其優(yōu)異的光電性能、機械性能和良好的穩(wěn)定性能等使其成為制備高性能柔性導電薄膜的理想替代者。因此，rGO基導電薄膜的可控組裝及其在柔性傳感器件的應(yīng)用研究具有重要的科學意義。

近日，張珽團隊在前期工作（J.Mater.Chem.,2012,22,21824-21827）基礎(chǔ)上，提出了通過液體表面張力在氣-液界面層層剝離的方法（Layer-by-layerexfoliation），通過剝離溶液的調(diào)整，實現(xiàn)了高質(zhì)量rGO超薄膜的可控制備。該方法可有效、重復(fù)的制備出厚度可控（89～148nm）、透光性高（>82%）、尺寸和性能均一的晶圓級rGO超薄膜，實現(xiàn)了薄膜厚度和制備過程的可控化。研究人員從表面及界面化學角度深入分析了rGO薄膜剝離及組裝的過程，揭示了其形成機理。并進一步將其成功應(yīng)用于構(gòu)筑非接觸式柔性陣列化傳感器件，實現(xiàn)了對濕度的高靈敏度、寬范圍（4.3%RH～75.7%RH）、穩(wěn)定及快速檢測。該器件可用于追蹤在非接觸模式下手指尖周圍的濕度分布，有望應(yīng)用于柔性非接觸式控制或?qū)崿F(xiàn)非接觸操作等新型人機交互設(shè)備中。相關(guān)研究結(jié)果已在線發(fā)表于《先進材料》(AdvancedMaterials,DOI:10.1002/adma.201404069)，并被選為內(nèi)封面文章。

該系列工作得到了國家自然科學基金、中國科學院的大力資助，并得到蘇州納米所印刷電子部、測試和加工平臺的支持。

圖1.柔性室溫高靈敏度環(huán)境傳感器（J.Mater.Chem.,2012,22,21824-21827；BackCover），高靈敏性仿生電子皮膚（AdvancedMaterials,2014,26,1336-1342;Cover），非接觸式傳感控制陣列化器件（AdvancedMaterials,DOI:10.1002/adma.201404069;InsideCover）

圖2.性能均一的圓片級rGO超薄膜

圖3.基于rGO超薄膜的柔性陣列傳感器及其用于非觸控環(huán)境濕度檢測

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