来自伦敦帝国理工学院和卡塔尼亚大学以及CNR-IMM的科学家开发了一种新型石墨烯油墨，当作为薄膜分层在商用印刷电路板（PCB）上时，可用于检测各种化学物质。
在最近的论文中，该团队展示了一种新颖的多功能传感平台，该平台基于电解质门控石墨烯场效应晶体管，用于轻松、低成本和可扩展地生产化学传感器测试条。Lab-on-PCB平台通过低沸腾、低表面张力的可喷涂石墨烯油墨沉积在使用商业印刷电路板工艺制造的基板上实现。
研究人员表示，该技术可能会为可以部署在医疗保健、工业等领域的低成本多传感器阵列铺平道路。
2011年，博士小组演示了第一台来自石墨烯油墨的印刷石墨烯场效应晶体管。Felice Torrisi，与标准印刷晶体管相比，电子的移动性高得令人难以置信。这些特性使石墨烯对传感应用具有吸引力。由于石墨烯是一种二维材料，其表面积很大，可以与它接触到的任何气体或液体相互作用——这使得它可以有效地用于检测特定化学品。此外，由于其独特的碳基化学性质，相对容易修改以感知不同的物质。
化学系博士生、最近论文的共同主要作者Benji Fenech Salerno说：“你可以将受体与石墨烯表面结合，也可以将受体拉近到足以粘附表面，但实际上不能与它结合。”他说：“在这两种情况下，这都允许我们为石墨烯添加化学选择性。”
研究团队证明，他们使用喷洒在PCB上的石墨烯油墨的技术能够准确检测水溶液的pH值和钠离子浓度。
未来的计划包括将该技术扩展到其他分析物，以及在不同表面上沉积石墨烯油墨。
研究人员表示，尽管石墨烯油墨以前曾生产过，但很难用高浓度的石墨烯片进行商业合成，也很难将油墨作为薄而稳定的层沉积在商业PCB表面的顶部。
以前的挑战是，油墨倾向于从基板上层压下来。换句话说，它们会剥离沉积在表面上。这会给任何测量结果带来误差源，降低其作为化学传感器的准确性。
博士化学系高级讲师、论文通讯作者Felice Torrisi也表示，研究人员很难产生高浓度石墨烯分散体。他说：“到目前为止，这些油墨一直是一个悬而未决的巨大挑战——你每单位体积获得的石墨烯量，与其他商业油墨相比，例如金属纳米颗粒，石墨烯含量往往非常低。”
低浓度油墨在试图将其应用于传感器技术时可能会带来并发症。研究人员表示，必须反复将油墨喷洒在基板上以获得足够的涂层，这可能会降低传感器的整体性能。
该团队通过引入一种称为聚乙烯丙酮（PVP）的特殊稳定剂克服了这两个障碍，这是一种经常用作粘合剂的聚合物。添加PVP使墨水在更高的浓度下保持稳定，并使其保质期更长。
稳定的石墨烯油墨也是自粘的，使其可以粘在商用PCB的表面，而无需层压。“将石墨烯油墨与PCB板的集成并不简单：很难找到具有强附着力的适当配方，”博士。Torrisi说。他补充说：“可靠地将石墨烯油墨沉积在商业PCB板上，为商业产品中印刷石墨烯传感器的大规模集成打开了大门。”
新配方允许团队设计对特定化学品敏感的石墨烯油墨，然后将其喷洒在相对便宜的PCB上，以获得低成本的传感器。然后，不同的受体可能会沉积在相同的传感器上，允许在同一设备上检测到多种物质。Benji说：“我们希望让这些传感器靠近最终用户。”
该团队给出了代谢面板的例子，这是一种通常开给患者的诊断测试。“如果你患有慢性疾病，不得不经常去诊所会很不方便，或者你可能不会像你想的那样经常接受检测。”
拥有低成本的传感器可能允许用户自己进行测试。他们说，其他应用也可以在农业或工业等领域进行快速化学检测，因为帝国团队开发的技术能够在60秒内产生结果。
该团队现已为他们的技术申请了专利，并正在探索扩大其多功能性，以检测其他分析物。
科学家们还在研究如何将石墨烯油墨沉积在其他表面，如皮肤表面。
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