问答 | 目前柔性可穿戴领域中石墨烯的应用进展及挑战

Henrik Sandberg是欧洲石墨烯旗舰项目（Graphene Flagship）柔性可穿戴应用领域的业务开发人员，是芬兰VTT技术研究中心可印刷和复合功能领域的首席科学家。目前，他的工作聚焦于可印刷电子器件和电路、聚合物器件物理、印刷技术和印刷油墨配方以及柔性电子产品的异构和单片集成等领域。本文观点来自于他。

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问：用于柔性和可穿戴应用领域的石墨烯目前处于怎样的状态？

石墨烯和其他层状材料在生产可穿戴应用领域所需的许多不同传感器方面特别有效。石墨烯物理传感器可以非常灵敏，并且能够在不需要任何金属或其他造成环境问题材料的情况下，单片集成在印刷电子设备中。利用石墨烯的特殊性质还可以制备极其灵敏的化学传感器，甚至可以做某些生物传感器。除了传感器和导体之外，基于CVD法石墨烯的高性能器件正在走向成熟，层状材料可用于集成电路、放大器等。

对于印刷电子应用领域，层状材料易于加工且能够保留其优异的性能。例如，石墨烯是比石墨导电性高的环境友好型材料。此外，典型的低成本、大面积的应用可能不需要由金属基油墨提供的高导电性。

目前的柔性和可穿戴市场为层状材料提供了应用前景。对于低成本、环保的应用尤其如此，如印刷品(海报、包装等)和具有传感能力的纺织品等。

转移具有更高性能的CVD基材料，能够用于制备集成电路以用于传感器和显示器，甚至用于RF设备和电路中，在这些领域的应用更有前景但是需要更长的时间才能进入市场。

对于可穿戴领域，石墨烯（CVD生长法或者机械剥离法）的柔性是一种特别有用的特性，因为已经证实石墨烯比金属基受弯曲状态的影响更低。

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问：石墨烯在应用于柔性和可穿戴设备领域方面面临哪些挑战？

石墨烯和其他层状材料最适合在传感器等领域的应用。物理传感器可以仅基于石墨烯，但是大多数其他传感器将需要石墨烯的功能化以用于特定目的。材料和器件的批量化生产还不够成熟，无法应用于集成电路和器件中，但近年来已经取得了很大的进展。

利用当前工艺（例如CMOS）将CVD法石墨烯集成到柔性和可穿戴应用中需要工业进一步开发，尤其是生产线的开发和改造。目前，层状材料通常从生长基底/晶片转移，但是有效且可连续化的转移技术还未出现。

目前的确存在较成熟的石墨烯可印刷配方，比如用于不需要承载大电流的导体或电极的应用，但是对于目前基于金属的解决方案是可接受的许多应用来说，电阻问题仍然是一个挑战。

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问：目前有哪些含有石墨烯的柔性可穿戴产品或样品？

柔性可穿戴电子设备目前技术还不够成熟，因此除了智能手表型的应用外，即使是非石墨烯的产品目前在这个领域也没有太多应用。对于电子应用来说，仍有一些可靠性和重现性问题需要解决，但知识产权的申请十分活跃，欧洲拥有处于世界领先地位的石墨烯旗舰项目，因此在这一发展领域处于行业前沿。

资料来源于外网  由Carbontech翻译整理

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