CN110657904A - 基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器及其用途 - Google Patents
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Abstract
一种基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器,其拉伸率大于50％并能识别音频，能识别频率大于f赫兹的音频，f为100、800或者2500，在50％的拉伸状态下灵敏度因子大于100。竖直石墨烯包含底部平面层和竖直层，还含有高密度网状裂缝，裂缝方向包括横向、竖向和斜向，网状的裂缝将竖直石墨烯分割成多个小块，相邻小块之间通过竖直层电性相连；在拉伸状态下，裂缝变宽，但依然能够通过竖直层桥接，裂缝两侧依然保持电性相连，传感器保持有效。每个小块的平面的平均直径范围为5‑20微米。该基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器具有拉伸率高、灵敏度高、能识别音频的特点，相比于其它的可拉伸应力传感器用途更加广泛。
Description
技术领域
本发明涉及传感器件工程领域，特别是涉及一种基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器及其用途。
背景技术
在可预见的未来，电子设备与人类的联系将愈发紧密，电子设备将会通过与人类更多的接触，实现更加先进便捷的健康检测、信息获取和作为人与机器之间的桥梁等功能。以电子皮肤为代表的可穿戴设备作为可以直接与人身体接触，可直接贴合在皮肤上的一类电子设备而成为电子领域的新兴研究热点。
传统的应力或压敏传感器是基于压电陶瓷等非柔性材料，其无法任意拉伸或压缩，因此无法实现与皮肤贴合而受到应用限制。例如，要感知动物或机器人的关节运动轨迹，需要将传感器贴附在关节处，关节运动时传感器会被拉伸或压缩，从而感知关节运动的幅度和方向。
要实现可拉伸式的应力传感器，需要采用可拉伸的弹性材料，如橡胶等，但这类材料制备的应力传感器灵敏度有限，其灵敏度因子(定义为相对电阻的变化量除以相对形变量，简称GF)难以突破100。特别是，由于弹性材料的杨氏模量小，造成固有频率低，无法跟上声波的振动频率，故无法识别音频(或音色)，最多只能感应声音的强度(音量)，限制了其应用范围。
非专利文献1(Nature,2014,516,222-226.doi:10.1038/nature14002)公开了一种可拉伸应力传感器，通过在可拉伸弹性衬底(聚二甲基硅氧烷，PDMS)上镀一层金属薄膜制备了一种可拉伸传感器，因为金属薄膜在拉伸过程中会形成很多裂缝，利用这些裂缝在振动过程中缝隙的变化来应音频。但金属薄膜在拉伸过程中容易完全断裂而造成失效，这类传感器的最大拉伸量只有2％，难以满足可拉伸应力传感器的实际需求。
非专利文献2(ACS Appl.Mater.Interfaces 2019,11,1294-1302.DOI:10.1021/acsami.8b18210)公开了一种由石墨烯墙制备的应力传感器，拉伸率为10％，但其传感器只能感应而无法辨别音色。
非专利文献3(ACS Appl.Mater.Interfaces,2018,10,36312-36322.DOI:10.1021/acsami.8b15848)公开了一种由竖直石墨烯制备的可拉伸应力传感器，竖直石墨烯包含底部平面层和竖直层，底部平面层含有之字形(zigzag)裂缝。在拉伸过程中裂缝变宽使电流路径变长，从而使电阻变化。但这类裂缝是在拉伸过程中形成的，裂缝密度低(相邻裂缝之间的间距通常大于50微米)，且方向一致，造成灵敏度低(最大GF为88.4)，且无法辨别音色。
因此针对现有技术不足，提供一种性能良好、具有音色识别能力的可拉伸应力传感器及其用途，以解决现有技术不足甚为必要。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器，该可拉伸应力传感器灵敏度高、固有频率高并能识别音频。
本发明的上述目的通过以下技术措施实现：
提供一种基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器,其拉伸率大于50％并能识别音频。
优选的，拉伸率大于70％并能识别音频。
优选的，上述述基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器,能识别频率大于f赫兹的音频，f为100、800或者2500。
由于可拉伸材料的杨氏模量小，固有频率低，所以声音频率越高，可拉伸应力传感器越难识别。因此，本发明所述的“能识别大于某频率的音频”是指：能识别的最高频率的音频大于该频率，且对小于该频率的所有音频均能识别；例如，“能识别频率大于100Hz的音频”是指：能识别的最高频率的音频在100Hz以上，且对于小于100Hz的音频均能识别。
一般的，击鼓声或爆破声的频率在100Hz以下，人类说话的声音频率在100-600Hz的范围内,歌唱的频率在1200Hz以下。因此，能识别100Hz的音频意味着能感应周围的振动，如脚步声、汽车声等，可用于对周围环境的变化作出响应，也能用于感应心跳；能识别800Hz的音频意味着能识别人说话的声音，可用于辨识谁的声音及其所说的内容；能识别2500Hz的频率意味着能识别歌唱的声音和一些乐器发出的声音，可用于辨识音乐。
优选的，上述述基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器,在50％的拉伸状态下灵敏度因子大于100。
优选的，上述述基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器,在50％的拉伸状态下灵敏度因子大于200。
优选的，上述述基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器,竖直石墨烯包含底部平面层和竖直层，总厚度100纳米-100微米，还含有高密度网状裂缝，裂缝方向包括横向、竖向和斜向，网状的裂缝将竖直石墨烯分割成多个小块，相邻小块之间通过竖直层电性相连；在拉伸状态下，裂缝变宽，但依然能够通过竖直层桥接，裂缝两侧依然保持电性相连，传感器保持有效。
优选的，上述述基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器,每个小块的平面的平均直径范围为5-20微米。
小块的平面的平均直径的定义为：小块在垂直于竖直石墨烯厚度方向的平面上的最大长度。物体的固有(自然)频率的计算公式如下：
其中l是物体长度，E物体的杨氏模量，ρ物体的密度，i为正整数，i＝1、2、3……。由于大多可拉伸弹性体的杨氏模量很小，所以其固有频率低，无法对声波响应。通过定性计算发现：小块的面积越小，固有频率越高，故高密度的裂缝(小块尺寸小，小于20微米)是能识别音频的必要条件之一。
更优选的，上述述基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器,每个小块的平面的平均直径范围为6-10微米。
优选的，上述述基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器,采用超声解离的方法将竖直石墨烯从生长基板上解离。
本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器,采用超声解离的方法将石墨烯从生长基板上解离。在超声解离过程中，由于会发生气泡炸裂，所以会在竖直石墨烯上产生高密度的裂缝。超声解离的方式具有简单、裂缝密度高而又不完全断裂的优点。需要指出的是，现有的石墨烯的解离方法中，一般不会用到超声，因为它会是石墨烯碎片化而难以得到完整的石墨烯；而本发明创造性之一在于正好利用了超声对石墨烯的“破坏”作用，而提高了拉伸率、灵敏度和固有频率。
需要说明的是，本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器并不仅限于超声解离法制备，其它的解离方法或解离后续处理获得的竖直石墨烯只要满足上述裂缝形状和小块的尺寸均适合用于制备本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器。
本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器的用途,直接贴附孕妇皮肤用于实时监控孕妇或胎儿的心率。由于胎儿的心跳较弱、且需要通过母体往外传输心跳信号，所以需要传感器具有很高的灵敏度、并具有声波探测能力才能准确的记录胎儿的状态。此外，声波探测功能还可以监控胎儿呼吸、血液循环、嗝音等状态。相比于传统的台式胎儿监测仪，本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器可以直接贴附孕妇的皮肤，无需涂覆耦合剂、无需手持探测，具有方便、舒适、连续实时监测、成本低的特点。也可以将竖直石墨烯的可拉伸应力传感器探测的信号实时传输给手机，通过手机程序分析得出胎儿或孕妇的状态。这对怀孕后期、高危产妇、以及一些有异常情况的孕妇具有很大的帮助。例如，如果胎儿出现脐带绕颈三圈以上的情况，则需要每隔一小时数一次胎儿的心率；如果用台式胎儿监测仪手动检测，每次还要涂覆耦合剂，每小时一次，一天24小时下来会严重干扰孕妇的睡眠和其它日常生活；如果本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器，只需要将其像创口贴一样贴附在孕妇的肚皮，无需撕下，每隔一小时自动唤醒传感器测量一次，这样就非常方便，而且不会打扰到孕妇。
本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器的用途,可用于人工耳膜，识别音频。传统的声音传感器都是刚性立体式的，无法与人体贴合，而本发明基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器可拉伸、有弹性，与耳膜相似，故适合于做人工耳膜。
本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器的用途,可贴附人体皮肤用于脉搏并识别脉象，或用于感应人体关节或肌肉的运动。市面上能感应脉搏的电子手环，需要在戴得比较紧的时候才能探测到完整的脉搏信号；一些可拉伸应力传感器也要在拉伸状态下才能探测到完整的脉搏信号；而本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器由于灵敏度高，在自然状态下贴附与手腕动脉指数就能探测到完整的脉搏信号。
本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器的用途,可用于机器人的皮肤，感应接触或动作。本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器可以贴附在机器人的关节处，感应关节动作；也可以做成具有触感功能的手套，感应接触到的物体及接触压力；也可以做成“衣服”，感应机器人各个部位的动作、接触、声音、振动等。
本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器有拉伸率高、灵敏度高、能识别音频的特点，相比于其它的可拉伸应力传感器用途更加广泛。
附图说明
利用附图对本发明作进一步的说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器实施例1的结构示意图。
图2是本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器的高密度裂纹的示意图。
图3是本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器制备过程中的超声解离过程的示意图。
图4是本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器实施例2的结构示意图。
图5是本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器对音频的响应结果。
图6是本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器的拉伸率结果。
图7是本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器在50％的拉伸状态下的灵敏度因子拉伸率结果。
图8是本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器贴附于人体关节处应用的示意图。
图9是本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器贴附于人体手腕动脉处感应脉搏应用的示意图。
图10是本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器贴附于手臂皮肤，能感应肌肉收缩，并将信号传给手机的示意图。
图11是本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器贴附于孕妇肚皮用于实时监控胎儿的心率的结果。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1。
一种基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器,如图1所示,包括竖直石墨烯1和引出电极2。
其中，竖直石墨烯包含底部平面层和竖直层，总厚度100纳米-100微米，优选总厚度范围为500纳米-20微米。竖直石墨烯还含有高密度网状裂缝，如图2所示，裂缝方向包括横向、竖向和斜向，也就是说含有任意方向的裂纹。多条裂纹呈交错分布，网状的裂缝将竖直石墨烯分割成多个小块，相邻小块之间通过竖直层电性相连；在拉伸状态下，裂缝变宽，但依然能够通过竖直层桥接，裂缝两侧依然保持电性相连，传感器保持有效，不至于使传感器失效，使得该传感器具有较大的拉伸率。
每个小块的平面的平均直径范围小于20微米,优选范围为5-20微米，能够符合本发明传感器关于音频的性能要求。以平均直径小于10微米更佳，平均直径范围为6-10微米。
小块的平面的平均直径的定义为：小块在垂直于竖直石墨烯厚度方向的平面上的最大长度。小块的面积越小，固有频率越高，故高密度的裂缝是形成小块尺寸小小于20微米的关键，是能识别音频的必要条件之一。
本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器,采用超声解离的方法将竖直石墨烯从生长基板上解离。在超声解离过程中，由于会发生气泡炸裂，如图3所示，所以会在竖直石墨烯上产生高密度的裂缝。超声解离的方式具有简单、裂缝密度高而又不完全断裂的优点。需要指出的是，现有的石墨烯的解离方法中，一般不会用到超声，因为它会是石墨烯碎片化而难以得到完整的石墨烯；而本发明创造性之一在于正好利用了超声对石墨烯的“破坏”作用，而提高了拉伸率、灵敏度和固有频率。
需要说明的是，超声解离步骤具体采用的工艺参数为常规的超声解离工艺，本领域人员可以得到，在此不再赘述。
需要进一步说明的是，本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器并不仅限于超声解离法制备，利用其它的解离方法或解离后续处理过程获得的竖直石墨烯只要满足上述裂缝形状和小块的尺寸条件均适合于本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器。
实验结果验证，本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器在拉伸率大于50％形变下不失效；更优选的，本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器在拉伸率大于70％形变下不失效。
本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器能识别频率大于100Hz的音频；更优选的，能识别频率大于800Hz的音频；又更优选的，能识别频率大于2500Hz的音频。
本发明所述的“能识别大于某频率的音频”是指：能识别的最高频率的音频大于该频率，且对小于该频率的所有音频均能识别；例如，“能识别频率大于100Hz的音频”是指：能识别的最高频率的音频在100Hz以上，且对于小于100Hz的音频均能识别。
本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器具有超高的灵敏度，50％的拉伸状态下灵敏度因子大于100；更优选的，50％的拉伸状态下灵敏度因子可达到大于200。
本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器,可直接贴附孕妇皮肤用于实时监控孕妇或胎儿的心率。相比于传统的台式胎儿监测仪，本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器可以直接贴附孕妇的皮肤，无需涂覆耦合剂、无需手持探测，具有方便、舒适、连续实时监测、成本低的特点。也可以将竖直石墨烯的可拉伸应力传感器探测的信号实时传输给手机，通过手机程序分析得出胎儿或孕妇的状态。这对怀孕后期、高危产妇、以及一些有异常情况的孕妇具有很大的帮助。例如，如果胎儿出现脐带绕颈三圈以上的情况，则需要每隔一小时数一次胎儿的心率；如果用台式胎儿监测仪手动检测，每次还要涂覆耦合剂，每小时一次，一天24小时下来会严重干扰孕妇的睡眠和其它日常生活；如果本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器，只需要将其像创口贴一样贴附在孕妇的肚皮，无需撕下，每隔一小时自动唤醒传感器测量一次，这样就非常方便，而且不会打扰到孕妇。
本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器,可用于人工耳膜，识别音频。传统的声音传感器都是刚性立体式的，无法与人体贴合，而本发明基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器可拉伸、有弹性，与耳膜相似，故适合于做人工耳膜。
本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器,可贴附人体皮肤用于脉搏并识别脉象，或用于感应人体关节或肌肉的运动。市面上能感应脉搏的电子手环，需要在戴得比较紧的时候才能探测到完整的脉搏信号；一些可拉伸应力传感器也要在拉伸状态下才能探测到完整的脉搏信号；而本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器由于灵敏度高，在自然状态下贴附与手腕动脉指数就能探测到完整的脉搏信号。
本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器,还可用于机器人的皮肤，感应接触或动作。本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器可以贴附在机器人的关节处，感应关节动作；也可以做成具有触感功能的手套，感应接触到的物体及接触压力；也可以做成“衣服”，感应机器人各个部位的动作、接触、声音、振动等。
故，本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器具有拉伸率高、灵敏度高、能识别音频的特点，相比于其它的可拉伸应力传感器用途更加广泛。
实施例2。
一种基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器,其它结构与实施例1相同，不同之处在于：如图4所示,还包括可拉伸衬底3和可拉伸保护层4。
该基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器的制备过程包括如下步骤：先在生长衬底如Si、Ni衬底上制备竖直石墨烯1，然后将可拉伸材料(如PDMS)灌注在竖直石墨烯上并固化作为可拉伸衬底3，再放入超声池中超声解离，这样就形成了可拉伸衬底3/竖直石墨烯1的双层可拉伸装置，再在可拉伸衬底3/竖直石墨烯1的双层可拉伸装置的竖直石墨烯1一侧制备引出电极2，最后制备可拉伸保护层4。
需要说明的是，在实际制备中，可以根据实际需求调整制备步骤，例如，可以先在竖直石墨烯1上制备引出电极2，再灌注并固化可拉伸衬底3，再超声解离；又如，可以无需可拉伸衬底3，直接将竖直石墨烯1从生长衬底上解离后制备器件。可拉伸衬底3和可拉伸保护层4不是本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器必备层，可以根据实际应用需求设置。
需要进一步说明的是，本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器并不仅限于超声解离法制备，利用其它的解离方法或解离后续处理过程获得的竖直石墨烯只要满足上述裂缝形状和小块的尺寸条件均适合于本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器。
引出电极2可以是任意的导电材料，作用是连接电源，可以采用导电银浆等将引出电极2与竖直石墨烯1粘接，还可以进一步采用夹具固定电极。
可拉伸衬底3和可拉伸保护层4的材料可以是任意可拉伸绝缘材料，如聚二甲基硅氧烷(PDMS)、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)、TPU等。
实验结果验证，该基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器在拉伸率大于50％形变下不失效；更优选的，该基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器在拉伸率大于70％形变下不失效；
该基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器能识别频率大于100Hz的音频；更优选的，能识别频率大于800Hz的音频；又更优选的，能识别频率大于2500Hz的音频。
该基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器具有超高的灵敏度，50％的拉伸状态下灵敏度因子大于100；更优选的，50％的拉伸状态下灵敏度因子可达到大于200。
该基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器，可直接贴附孕妇皮肤用于实时监控孕妇或胎儿的心率；可用于人工耳膜，识别音频；可贴附人体皮肤用于脉搏并识别脉象，可用于感应人体关节或肌肉的运动；可用于机器人的皮肤，感应接触或动作。
本实施例的可拉伸应力传感器具有拉伸率高、灵敏度高、能识别音频的特点，相比于其它的可拉伸应力传感器用途更加广泛。
实施例3。
一种基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器,包括竖直石墨烯和引出电极、可拉伸衬底。
其制备过程如下：先Si在生长衬底上用CVD法制备1微米厚的竖直石墨烯，然后将PDMS的预聚物与固化剂的混合物灌注在竖直石墨烯上并固化作为可拉伸衬底，再放入超声池中超声解离(超声频率为40kHz、功率为40W)，这样就形成了可拉伸衬底/竖直石墨烯的双层可拉伸装置，再在可拉伸衬底/竖直石墨烯的双层可拉伸装置的竖直石墨烯一侧制备Cu作为引出电极并用导电银浆固定。
竖直石墨烯含有高密度网状裂缝，裂缝方向包括横向、竖向和斜向，即各个方向都有裂纹，交错的裂纹形成多个小块，小块的平面的平均直径为5-20微米之间。
所制备的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器能识别音频的实验结果，如图5所示，从图中可以看出，本发明的传感器能识别高达2500Hz的音频。
本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器的拉伸实验结果如图6所示。从实验结果可以看出，本发明的传感器在100％的拉伸率下依然稳定不失效，如图6所示。
本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器具有超高的灵敏度，50％的拉伸状态下灵敏度因子(GF)约为300，如图7所示。
本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器贴附于人体关节处，可以感应人体腕关节、膝关节和手指关节的运动，如图8所示，并具有良好的感应敏感度。
本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器贴附于动脉处，可以感应人体完整的脉搏信号，如图9所示。
实施例3。
一种基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器,其他特征与实施例1相同，不同之处在于：竖直石墨烯1的厚度为10微米，并进一步包含了PDMS可拉伸保护层4，如图2所示。
该基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器贴附于手臂皮肤，能感应肌肉收缩，并将信号传给手机，如图10所示。
本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器贴附于孕妇肚皮用于实时监控胎儿的心率，如图11所示。相比于传统的台式胎儿监测仪，本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器可以直接贴附孕妇的皮肤，无需涂覆耦合剂、无需手持探测，具有方便、舒适、连续实时监测、成本低的特点。也可以将竖直石墨烯的可拉伸应力传感器探测的信号实时传输给手机，通过手机程序分析得出胎儿或孕妇的状态。这对怀孕后期、高危产妇、以及一些有异常情况的孕妇具有很大的帮助。例如，如果胎儿出现脐带绕颈的情况，则需要每隔一小时数一次胎儿的心率；如果用台式胎儿监测仪手动检测，每次还要涂覆耦合剂，每小时一次，一天24小时下来会严重干扰孕妇的睡眠和其它日常生活；如果本发明的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器，只需要将其像创口贴一样贴附在孕妇的肚皮，无需撕下，每隔一小时自动唤醒传感器测量一次，这样就非常方便，而且不会打扰到孕妇。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器,其特征在于：拉伸率大于50％并能识别音频。
2.根据权利要求1所述的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器,其特征在于：拉伸率大于70％并能识别音频。
3.根据权利要求1或2所述的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器,其特征在于：能识别频率大于f赫兹的音频，f为100、800或者2500。
4.根据权利要求3所述的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器,其特征在于：在50％的拉伸状态下灵敏度因子大于100。
5.根据权利要求4所述的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器,其特征在于：在50％的拉伸状态下灵敏度因子大于200。
6.根据权利要求5所述的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器,其特征在于：竖直石墨烯包含底部平面层和竖直层，并含有高密度网状裂缝，裂缝方向包括横向、竖向和斜向，网状的裂缝将竖直石墨烯分割成多个小块，相邻小块之间通过竖直层电性相连；在拉伸状态下，裂缝变宽，但依然能够通过竖直层桥接，裂缝两侧依然保持电性相连，传感器保持有效。
7.根据权利要求6所述的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器,其特征在于：每个小块的平面的平均直径范围为5-20微米。
8.根据权利要求7所述的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器,其特征在于：竖直石墨烯的总厚度为100纳米—100微米。
9.根据权利要求8所述的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器,其特征在于：采用超声解离的方法将竖直石墨烯从生长基板上解离。
10.如权利要求1至9任意一项所述的基于竖直石墨烯的可拉伸应力传感器的用途,其特征在于：直接贴附孕妇皮肤用于实时监控孕妇或胎儿的心率；或者
用于人工耳膜，识别音频；或者
贴附人体皮肤用于脉搏并识别脉象，或用于感应人体关节或肌肉的运动；或者
用于机器人的皮肤，感应接触或动作。
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