【清华任天令团队研发石墨烯基织物，体征异常可发声提醒】当器件与解码器和功率放大器组成的声音发射电路连接时 ， 即可发出声音 。 一旦石墨烯织物检测到不健康信号时 ， 即可产生连续报警声 。 即使被手触摸 ， 也可稳定发出连续性声音 。

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（来源：ACS NANO）
最快响应时间仅需 85 毫秒 为验证器件优异性能 ， 该团队进行了相关测试 。 发现在拉伸时 ， 器件开始形成微裂纹 ， 但石墨烯之间仍存在良好连接 ， 因此电阻仅略有变化 。 在裂纹开始延展的阶段 ， 多层石墨烯块之间的连接会被打断 ， 这时电阻就会显著增加 。
其中 ， 裂纹延展过程中 ， 测得其拉力的决定系数 R2 为 0.993 。 此外 ， 在 1% - 3% 的不同应变条件下 ， 分别做了测试 ， 证明其仍具备优异的线性性能 。

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图 | 传感器线性度对比（来源：ACS NANO）
要想保证信号检测的可靠性和稳定性 ， 传感器的独立频率特性十分重要 。 在 1000 个拉伸周期下 ， 器件顺利通过寿命测试 ， 且电阻基本稳定在 85 ~ 88Ω 之间 ， 可见其耐久性优秀 。
实际应用中 ， 用户每天会面临各种场景 ， 其中一些涉及到给纺织品施加压力 ， 比如躺、坐和休息 。 因此 ， 对于纺织传感器来说 ， 要保证它在有压力负载下仍能正常工作 。
在加载压力过程中 ， 石墨烯基纺织品的响应时间约为 85ms ， 在卸载压力过程中约为101ms 。 在 0.2Hz、0.4Hz、0.8Hz 和 1.6Hz 的不同按压频率下 ， 均具有较好的稳定性 。
除了优异的线性度外 ， 石墨烯基纺织品在记忆效应方面也表现出良好的性能 。 对于无记忆传感器 ， 输出信号 y（t）由当前输入 x（t）决定 ， 而实际传感器中存在记忆效应和非线性 。 在存在记忆效应的情况下 ， y（t）由当前输入和所有先前输入共同决定 ， 导致相同输入的不同输出 。
有趣的是 ， 由于记忆效应 ， 细窄的输入-输出曲线变得更宽 ， 这可以由曲线的厚度（W）估计 。 对比有记忆的器件的输入-输出曲线 ， 石墨烯基纺织品的曲线要窄得多 ， 这意味着之前的输入对当前输出的影响很小 ， 验证了其在记忆效应方面的卓越可靠性 。
为进一步研究激光功率与激光还原石墨烯厚度的关系 ， 该团队分别在 3.7mW、4.9mW 和 5.8mW 的不同激光功率下制备出了 3 个厚度分别为 19.43μm、24.79μm 和 33.20μm 的样品 。

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（来源：ACS NANO）
在不同输入功率和测量距离下 ， 任天令团队也做了测试 。 结果表明 ， 输出声压与输入功率成正比 ， 与测量距离成反比 。 该团队此前研究表明 ， 对激光直写石墨烯来说 ， 快速的激光切割速度、低导热性衬底和大面积均不可缺 。
具体来说 ， 当激光直写速度较快时 ， 更易制备出较薄的石墨烯器件 ， 并向空气中释放更多的焦耳热量 ， 从而产生更高的声压 。
在声发射的测试中 ， 他们还观察到较低的激光功率、较薄的激光还原石墨烯厚度、较高的输入功率、较短测量距离 ， 均有利于提高输出性能 。
下图显示了在不同输入功率下 ， 石墨烯基纺织品产生声音时的温度 。 当输入功率从 0 增加到 0.167W ， 设备最高温度可从 27.4℃ 增加到 30.5℃ ， 不会给人体皮肤带来任何不适 。