利用碳納米管構建高性能的生物傳感器

新材料與產業技術北京研究院院長 古月文志

利用碳納米管構建高性能的生物傳感器

新材料與產業技術北京研究院院長 古月文志

新材料與產業技術北京研究院院長 古月文志

今天介紹一下我們正在研究的可穿戴生物傳感器。我們的研究對象是碳納米管，研究怎么樣將其從原材料進行加工直至可以穿到身上。將一根一根碳納米管織成網狀后，施加電壓的時候會產生隧道效應，可以通過碳納米管把我們身體產生的微弱電信號集中成很大的電流。我們第一步是研究如何將聚集狀態的碳納米管分散成一根一根的碳納米管，并形成有序的線狀和網狀。有很多學者通過化學方法將碳納米材料切碎，使得碳納米管表面上看起來也是一根一根的，但是實際上很難做到充分的分散。我們發明了一種被同行稱為“古月分散法”的技術，能夠更容易分離出單根分散的碳納米管，這種碳納米管也可以在生物檢測領域用作探針。同時，用該方法生產單分散碳納米管的成本較低。我們已經在北京昌平建立了一個制備單分散碳納米管的生產基地，生產線一個月內可以生產幾十公斤到幾百公斤碳納米管。

我們在實驗室也進行了一些研究工作。發現碳納米管有一定幾率可以穿透植物細胞細胞壁，因為碳納米管的粗細跟病毒差不多。當碳納米管穿透植物細胞細胞壁的時候，植物可以把碳納米管破壞掉，而不擴散到其他部位，由此表明碳材料比其他納米材料毒性小。另外，由于碳納米管的結合力非常強，以其為基礎生產制備的碳管膜，牢固度完全符合工業標準。

遠紅外線無電阻絲型電熱墊是我們研究院的另一項產品，它比普通電熱絲更節能。在醫療保健方面，我們的產品在電熱轉換過程中能夠產生遠紅外線，促進對鈣質的吸收，具有補鈣健骨的效果，所以我們給這款產品取名叫暖心補鈣。我們檢測了該產品的遠紅外線效果，其電熱轉換率超過90%，在行業是首創。將來我們希望能夠利用碳納米材料制備出可以測量心跳和心電圖的智能服裝，并把檢測信號發送到手機上，實現個人健康管理。