1. 首页
  2. 学术动态
  3. 博采百家
  4. MaterialsViews

高灵敏的超薄石墨烯薄膜应变传感器

应变传感器主要是将物体形变信号转换为可监测的电信号,进而实现其对微小形变的测量。应变传感器在军事、医疗设备、柔性器件、可穿戴器件等领域有着广泛的应用需求。一般情况下,灵敏度、线性度、迟滞性、高频信号探测、响应阈值、疲劳寿命等指标,对于应变传感器的应用非常重要。近年来受到医疗监测与可穿戴器件发展的需要,实现具有高灵敏度的应变传感器是一个重要的研究方向。因此,如何通过设计材料结构实现高灵敏的应变传感器,对微小的形变信号进行探测,对于其应用具有重要意义


石墨烯因其独特的二维平面结构以及优异的电学与光学性质,有望在应变传感器中得到应用。以往的研究表明,调节石墨烯层片结构,实现层片之间隧道效应,可以实现在微小形变下较大的电阻变化,而现有不同合成方法制备的石墨烯薄膜普遍较厚从而限制了其应变灵敏度的提升。基于这一问题,清华大学材料学院朱宏伟教授、国家纳米科学中心方英研究员与宁波材料技术与工程研究所林正得研究员等人通过利用Marangoni效应得到了大面积的超薄石墨烯薄膜,并基于该薄膜实现了其在小形变条件下具有超高灵敏响应的应变传感器。


高灵敏的超薄石墨烯薄膜应变传感器


作者研究表明,利用Marangoni效应,即界面处低表面张力的溶液会向高表面张力区域扩散的现象,将石墨烯乙醇溶液注入到去离子水中,石墨烯会在水的表面快速组装成大面积均匀的超薄薄膜。该石墨烯薄膜厚度约2.5~4.5nm,并可以通过控制溶液进给量调节薄膜内部石墨烯层片之间结构。该方法所得到的石墨烯薄膜具有合成速度快、厚度均匀、制备过程对环境友好等特点。同时,该超薄石墨烯薄膜转移到柔性基底后可以构建为应变传感器。结果表明,该石墨烯薄膜在2%形变条件下的灵敏响应系数高达1037,这主要是由于该薄膜结构在拉伸时可以充分发挥石墨烯层片之间的隧道效应而导致的较大电阻变化。在此基础上,基于石墨烯薄膜的柔性应变传感器,可以实现其对人体脉搏信号以及音频信号等的识别。该研究不仅实现了大面积超薄石墨烯薄膜的简易快速制备,还为其应用在柔性电子器件与可穿戴器件的应用提供了思路。相关工作发表在Advanced Functional Materials上(DOI: 10.1002/adfm.201504717),并被选为当期封底(Back Cover)。



猜你喜欢

复制氧化石墨烯以制备超薄氧化物纳米片

仿珍珠层结构高强度天然高分子/氧化石墨烯纳米复合薄膜

仿珍珠层结构高强多功能双氢氧化物/氧化石墨烯纳米复合涂层

PAA离子水凝胶的快速3D微制造技术及其pH传感器应用

基于有机染料的三组分集成、超薄光传感器

印刷制备可穿戴曲线阵列传感器

稀溶液原位聚合沉积:构筑可穿戴设备的柔性透明薄膜传感器

(点击以上标题可以阅读原文)




高灵敏的超薄石墨烯薄膜应变传感器

MaterialsViewsChina & Wiley 官方微信平台

聚焦材料新鲜资讯

材料大牛VS新秀访谈
MVC论文排行榜每月新鲜出炉
热爱科研的你还在等什么,快加入我们一起微互动吧!!!


微信号:materialsviews

wileychina

微博:materialsviews中国

欢迎个人转发和分享,刊物或媒体如需要转载,请联系:

materialsviewschina@wiley.com

关注材料科学前沿,请长按识别二维码

高灵敏的超薄石墨烯薄膜应变传感器高灵敏的超薄石墨烯薄膜应变传感器

点击左下角“阅读原文”,阅读Advanced Functional Materials原文

本站非明确注明的内容,皆来自转载,本文观点不代表清新电源立场。

发表评论

登录后才能评论

联系我们

0755-86936171

有事找我:点击这里给我发消息

邮件:zhangzhexu@v-suan.com

工作时间:周一至周五,9:30-18:30,节假日休息

QR code