LONDON - Forscher der Universität Manchester in Großbritannien haben Graphensensoren in RFID-Geräte integriert, um einen batterielosen, kabellosen und intelligenten Feuchtigkeitsmonitor zu ermöglichen. Die Arbeit zielt auf IoT-Anwendungen (Internet of Things) in der Fertigung ab Lebensmittelsicherheit, Gesundheitsfürsorge und sensible Betriebsumgebungen wie die Behandlung nuklearer Abfälle.
Die Forscher beschreiben ihre Arbeit in einem Papier, das gerade in Scientific Reports veröffentlicht wurde. Durch die Überlagerung von Graphenoxid (GO, einem Derivat von Graphen) über Graphen, um eine flexible Heterostruktur zu erzeugen, entwickelte das Team Feuchtigkeitssensoren für die Fernüberwachung mit der Fähigkeit, sich mit jedem drahtlosen Netzwerk zu verbinden. Das Versuchsgerät benötigt keine Batteriequelle, da es Strom vom Empfänger bezieht. Den Forschern zufolge können die Sensoren Schicht für Schicht gedruckt werden, um eine skalierbare Massenproduktion zu sehr geringen Kosten zu ermöglichen.
Die Forscher nutzten diese elektrische Eigenschaft von Graphenoxid, um einen batteriefreien drahtlosen RFID-Feuchtesensor durch Beschichten einer gedruckten Graphenantenne mit der GO-Schicht zu erzeugen. Die Resonanzfrequenz sowie die Rückstreuphase der GO / Graphen-Antenne werden empfindlich auf die Umgebungsfeuchtigkeit und können vom RFID-Reader erkannt werden. Die Struktur ermöglicht somit eine drahtlose Feuchtigkeitsüberwachung mit digitaler Identifikation an jedem Ort oder Gegenstand und ebnet den Weg für kostengünstige, effiziente Sensoren für IoT-Anwendungen.
Graphen wurde 2004 an der University of Manchester entdeckt und war das erste zweidimensionale Material, das isoliert wurde. Es ist stärker als Stahl, leicht, flexibel und leitfähiger als Kupfer. Seit der Entdeckung von Graphen wurde eine Vielzahl anderer 2-D-Materialien identifiziert, und die Liste wächst weiter. Durch die Überlagerung von 2-D-Materialien in einer genau gewählten Reihenfolge, um van-der-Waals-Heterostrukturen zu erzeugen, haben Wissenschaftler herausgefunden, dass sie Hochleistungsstrukturen strukturieren können, die auf spezifische Zwecke zugeschnitten sind.
