利用碳纳米管构建高性能的生物传感器

新材料与产业技术北京研究院院长 古月文志

利用碳纳米管构建高性能的生物传感器

新材料与产业技术北京研究院院长 古月文志

新材料与产业技术北京研究院院长 古月文志

今天介绍一下我们正在研究的可穿戴生物传感器。我们的研究对象是碳纳米管，研究怎么样将其从原材料进行加工直至可以穿到身上。将一根一根碳纳米管织成网状后，施加电压的时候会产生隧道效应，可以通过碳纳米管把我们身体产生的微弱电信号集中成很大的电流。我们第一步是研究如何将聚集状态的碳纳米管分散成一根一根的碳纳米管，并形成有序的线状和网状。有很多学者通过化学方法将碳纳米材料切碎，使得碳纳米管表面上看起来也是一根一根的，但是实际上很难做到充分的分散。我们发明了一种被同行称为“古月分散法”的技术，能够更容易分离出单根分散的碳纳米管，这种碳纳米管也可以在生物检测领域用作探针。同时，用该方法生产单分散碳纳米管的成本较低。我们已经在北京昌平建立了一个制备单分散碳纳米管的生产基地，生产线一个月内可以生产几十公斤到几百公斤碳纳米管。

我们在实验室也进行了一些研究工作。发现碳纳米管有一定几率可以穿透植物细胞细胞壁，因为碳纳米管的粗细跟病毒差不多。当碳纳米管穿透植物细胞细胞壁的时候，植物可以把碳纳米管破坏掉，而不扩散到其他部位，由此表明碳材料比其他纳米材料毒性小。另外，由于碳纳米管的结合力非常强，以其为基础生产制备的碳管膜，牢固度完全符合工业标准。

远红外线无电阻丝型电热垫是我们研究院的另一项产品，它比普通电热丝更节能。在医疗保健方面，我们的产品在电热转换过程中能够产生远红外线，促进对钙质的吸收，具有补钙健骨的效果，所以我们给这款产品取名叫暖心补钙。我们检测了该产品的远红外线效果，其电热转换率超过90%，在行业是首创。将来我们希望能够利用碳纳米材料制备出可以测量心跳和心电图的智能服装，并把检测信号发送到手机上，实现个人健康管理。