二氧化钛和石墨烯开发出可避免晒伤的可穿戴传感器

近日,澳大利亚研究人员通过将二氧化钛和石墨烯结合,开发出一种新颖的低功率太阳传感器。

阳光对人类健康是至关重要的。如果长时间不接触紫外线B(UVB),我们的身体就很难产生足够的维生素D来支持强健骨骼的发育。但是,太阳光也会导致晒伤,如果长时间暴晒,甚至会导致皮肤癌。而这一问题促进了可穿戴太阳传感器的发展,当他们暴露在阳光下超过建议的数值时,可以通过智能手机通知用户。

在11月的Carbon期刊中,来自新南威尔士大学的研究团队提出了一种新的紫外线传感器设计:一种基于氧化石墨烯(GO)光还原的设计。通过将GO片和二氧化钛(TiO2)纳米颗粒同时沉积到交叉指状电极,获得制造传感器。TiO2具有大的带隙,是一种紫外线敏感的光催化剂。当在碳和乙醇存在下照射时,TiO2的光生电子转移到GO片上,对其发生还原,从而改变其导电性。

该研究团队发现在紫外线照射的短暂初始阶段,电阻逐渐降低(或电导率增加)。在长时间暴露于紫外线(36小时)照射后,石墨烯片的电阻从192下降到0.84。然而,暴露在可见光下对样品没有影响,这表明传感器适应能够导致晒伤的紫外波长。此外,紫外线照射的每个周期都会产生基线电导率的变化,也就是说,传感器能够“记住”每次照射。

这些结果表明,传感器准确地模拟了人体皮肤对太阳的反应。对紫外线照射的初始反应很小,但随着时间的增加,无论是电导率的增加还是晒伤的发生,都会迅速积累。传感器的“记忆”效应意味着在没有电源的情况下不断记录日照量,并且可以随时读取。研究人员还指出,也可以调整传感器的氧化,以反映不同皮肤类型的行为。通过这种方式,该传感器可用于实时监控阳光照射。

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责任编辑:马嘉悦
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