CN112086553B - 一种柔性压阻传感器及其应用 - Google Patents
一种柔性压阻传感器及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112086553B CN112086553B CN202010976373.8A CN202010976373A CN112086553B CN 112086553 B CN112086553 B CN 112086553B CN 202010976373 A CN202010976373 A CN 202010976373A CN 112086553 B CN112086553 B CN 112086553B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphene
- solution
- foam nickel
- pdms
- coating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 125
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 103
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 98
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 claims abstract description 63
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 claims abstract description 63
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 63
- 238000004987 plasma desorption mass spectroscopy Methods 0.000 claims abstract description 63
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims abstract description 63
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 61
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims abstract description 58
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 77
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 28
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 claims description 28
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 claims description 21
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 20
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 20
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 claims description 20
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 claims description 20
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 claims description 20
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims description 18
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 18
- 239000002042 Silver nanowire Substances 0.000 claims description 17
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 16
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 15
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 12
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 11
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 11
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 10
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 8
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- -1 silver nitrate polyol Chemical class 0.000 claims description 8
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 claims description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 6
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000001509 sodium citrate Substances 0.000 claims description 6
- NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K sodium citrate Chemical compound O.O.[Na+].[Na+].[Na+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O NLJMYIDDQXHKNR-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 5
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 5
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 5
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N Silver ion Chemical compound [Ag+] FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 3
- 239000007888 film coating Substances 0.000 claims description 3
- 238000009501 film coating Methods 0.000 claims description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 16
- 230000004044 response Effects 0.000 abstract description 13
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 12
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 8
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 34
- 230000008859 change Effects 0.000 description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 12
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 6
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 4
- FFRBMBIXVSCUFS-UHFFFAOYSA-N 2,4-dinitro-1-naphthol Chemical compound C1=CC=C2C(O)=C([N+]([O-])=O)C=C([N+]([O-])=O)C2=C1 FFRBMBIXVSCUFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 3
- 150000002334 glycols Chemical class 0.000 description 3
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 3
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 238000009489 vacuum treatment Methods 0.000 description 3
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 2
- 230000003592 biomimetic effect Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 2
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 239000011540 sensing material Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 229920005570 flexible polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 230000035485 pulse pressure Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000010206 sensitivity analysis Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 230000024883 vasodilation Effects 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/30—Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
- H10N30/302—Sensors
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/16—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge
- G01B7/18—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge using change in resistance
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/02—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning
- G01L9/04—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning of resistance-strain gauges
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/01—Manufacture or treatment
- H10N30/09—Forming piezoelectric or electrostrictive materials
- H10N30/092—Forming composite materials
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
- H10N30/852—Composite materials, e.g. having 1-3 or 2-2 type connectivity
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Pathology (AREA)
- Physiology (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明公开了一种柔性压阻传感器，包括PDMS薄膜以及嵌入在PDMS薄膜内的三维互连石墨烯微通道；所述三维互连石墨烯微通道的内壁上分布有贵金属纳米粒子。本发明还公开了制备方法：使用泡沫镍为牺牲模板来生长多层石墨烯，然后将PDMS嵌入生长石墨烯的泡沫镍中，再将泡沫镍溶解，形成三维互联石墨烯微孔道，与PDMS组成PDMS‑石墨烯支架，将贵金属纳米颗粒组装于石墨烯孔道内表面。本发明借助石墨烯的高导电性和贵金属纳米颗粒的对石墨烯内壁的贡献实现高灵敏度压阻传感器的构建，器件的灵敏度高和响应时间短，可以兼顾压力监测和应力监测。本发明不仅可以对人体脉搏的跳动进行实时的监测，而且也可以定向监测管道管壁的扩张。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种柔性压阻传感器及其应用。
背景技术
到目前为止，压力传感器的力-电传感机制主要包括压阻，压容，压电和新兴的摩擦电场效应晶体管放大机制。尽管已提出了许多复杂的策略来提升压力传感器的性能，但目前的许多研究仅涉及传感器性能的一个或几个方面。电容式压力传感器的制造过程易于集成，但这些传感器的低灵敏度和较长的响应时间限制了它们的应用。压电传感器的响应速度很快，但依赖于特定的压电材料，例如聚偏二氟乙烯（PVDF）或氧化锌，并且相对于其他传感器而言灵敏度较低。大多数传统的摩擦式晶体管传感器都具有出色的输入和读出功能，但它们是基于硅衬底的制造并且专注于单模压力检测，这使其不适用于可穿戴设备和智能机器人，而且刚性基材上的传感器不能用于测量应力拉伸，这限制了它们在仿生皮肤中的应用。
与上述压力传感器相比，压阻传感器的活性材料更加丰富和灵活，并且在外力作用下的电阻变化更加敏感，这使这些传感器具有广阔的应用前景。由于难以制备具有压阻特性的微纳米材料，因此它们的合成和制造面临着巨大的挑战。制备的活性层的特性在一个批次内会发生变化，并且不同批次的材料的微观结构和功能也会有很大的变化。即使是简单设计的压阻传感器也尚未在实践中成功应用。因此，设计和制造具有确定结构的微结构和压阻特性的柔性感知材料以用于压力检测和应力感测的设计和制造方法是研究仿生压阻传感器发展的重要问题。
将柔性聚合物作为基材，石墨烯及其衍生物作为导电材料的压阻式传感器，可以克服刚性基板压力传感器的缺点。含有石墨烯的柔性复合材料被认为是下一代可穿戴传感器最有前途的传感材料。作为一种典型的二维材料，石墨烯具有高比表面积、高拉伸强度和优异的导电性。石墨烯的制备方法适合大规模生产，包括机械和化学剥离法，石墨氧化-还原法，化学气相沉积(CVD)和高温化学合成法。申请号为：201910764974 .X公开了“一种双模式传感器及其在检测压力和应变过程中的应用”，包括压电层和压阻层；压电层由具有微结构的压电复合薄膜，以及喷涂在复合薄膜上金电极构成；压阻层由喷涂在具有微结构的金电极表面的石墨烯薄膜和喷涂在具有微结构的PDMS表面的石墨烯薄膜构成。该专利是将压电层与压阻层复合，得到具有能够感知压力与应变的传感器，并不是一种结构能够既能感知压力又能感知应变；并且压阻层使用的是石墨烯薄膜，不具有三维立体结构、结构单一，对应变的感知不敏感。所以，现在需要一种柔性压阻传感器，并不是简单的将压电层和压阻层复合，而是一种结构同时具有两种功能，并且对压力和应变的灵敏度都很高，响应时间短，能够在柔性传感器领域有更广泛的应用。
发明内容
针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种用于智能检测压力和应变的柔性压阻传感器。本发明将贵金属（银、金、铂）纳米颗粒自组装在三维互连石墨烯微通道嵌入PDMS薄膜用于超灵敏压力和应变传感器的构建。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明的第一方面，提供一种柔性压阻传感器，包括PDMS薄膜以及嵌入在PDMS薄膜内的三维互连石墨烯微通道；所述三维互连石墨烯微通道的内壁上分布有贵金属纳米粒子。
优选的，所述贵金属纳米粒子选自银纳米粒子、金纳米粒子或铂纳米粒子。
本发明的第二方面，提供上述柔性压阻传感器的制备方法，包括以下步骤：
（1）以CH4为碳源、H2为还原气体、N2为保护气体，通过化学气相沉积法在经过乙醇超声清洗后的泡沫镍片上沉积多层石墨烯纳米层，得到石墨烯涂层的多孔泡沫镍片；
（2）将PDMS溶液旋涂在步骤（1）得到的石墨烯涂层的多孔泡沫镍片上，固化烘干，得到包覆石墨烯涂层的多孔泡沫镍片的PDMS薄膜；
（3）在FeCl3溶液中滴入盐酸溶液，搅拌至呈橙色得到腐蚀液，将步骤（2）得到的包覆石墨烯涂层的多孔泡沫镍片的PDMS薄膜四周的边缘切开，暴露出被包裹的泡沫镍，并将其置于腐蚀液中直至腐蚀液变绿，取出后用去离子水洗涤得到三维互联石墨烯微通道嵌入式PDMS薄膜；
（4）将步骤（3）得到的三维互联石墨烯微通道嵌入式PDMS薄膜置于贵金属的盐溶液中，水浴加热并间歇加入柠檬酸钠还原剂溶液，直至贵金属的盐溶液变为无色，取出后得到柔性压阻PDMS薄膜；
（5）在步骤（4）得到的柔性压阻PDMS薄膜的上下两面涂覆银纳米线导电油墨，干燥后得到柔性压阻传感器。
优选的，步骤（1）中，化学气相沉积的温度为1028-1300℃，时间为15-30min。
优选的，步骤（2）中，所述PDMS溶液的制备方法为：将PDMS前体与固化剂以质量比为10:1混合搅拌，然后放入真空室以去除溶解气体；所述真空室的温度为25℃，放置时间为10-20min。
优选的，步骤（2）中，所述旋涂的涂覆速度为1000-2000 rpm；所述固化烘干的温度为90℃，固化烘干时间为15min。
优选的，步骤（3）中，所述FeCl3溶液的浓度为5 -7mol/mL。
优选的，步骤（4）中，所述贵金属的盐溶液的浓度为5-7 mmol/mL；所述水浴加热的温度为90-95℃，时间为15-30min。
优选的，步骤（5）中，所述银纳米线导电油墨由以下方法制备：将盐溶解在多元醇中搅拌均匀，得到盐溶液；取分子量为58000 ~ 1300000的聚乙烯吡咯烷酮在室温下混合溶于多元醇中，得到聚乙烯吡咯烷酮多元醇溶液；将硝酸银晶体在室温下混合溶于多元醇中，得到硝酸银多元醇溶液；依次加入盐溶液、聚乙烯基吡咯烷酮多元醇溶液和硝酸银多元醇溶液，加热并搅拌3小时，得到银纳米线导电油墨。
本发明的第三方面，提供上述的柔性压阻传感器在检测压力和应变过程中的应用。
本发明的有益效果：
（1）本发明借助石墨烯的高导电性和贵金属纳米颗粒的对石墨烯内壁的贡献实现高灵敏度压阻传感器的构建，器件的灵敏度高和响应时间短。
（2）本发明的传感器区别于一般压阻传感器的单模监测（压力或应力），本发明的三维互联石墨烯微通道嵌入PDMS薄膜传感器可以兼顾压力监测和应力监测。
（3）本发明利用传感器器件的高灵敏度和高抗拉伸能力，器件不仅可以对人体脉搏的跳动进行实时的监测，而且也可以定向监测管道管壁的扩张。
附图说明
图1为器件制备流程；
图2为器件的光学图片；
图3为器件的灵敏度分析；
图4为器件的最小检测极限；
图5为器件的响应时间；
图6为器件在100Pa作用下的重复响应曲线；
图7为器件的拉伸特性；
图8为器件的在拉伸率为50~90%范围的重复性；
图9为利用不同曲率半径的气球模拟管壁的扩张测试图；
图10为人体脉搏测试，（a）人体脉搏测试图，（b）桡动脉脉搏波形(P)峰值和脉搏收缩期增强肩(T(D))峰值曲线图；
图11为矩阵阵列器件识别不同物体的表面轮廓，（a）识别砝码得到的三维彩色地图；（b）识别实心模制数字“2”得到的三维彩色地图；（c）识别两个空心圆得到的三维彩色地图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
正如背景技术部分介绍的，与压力传感器相比，压阻传感器的活性材料更加丰富和灵活，并且在外力作用下的电阻变化更加敏感，但由于难以制备具有压阻特性的微纳米材料，因此将压阻合成和制造面临着巨大的挑战。
基于此，本发明制作并测试了一种灵敏、灵活、检测范围广的应变压力传感器。如图1所示，使用泡沫镍为牺牲模板来生长多层石墨烯，然后将PDMS嵌入生长石墨烯的泡沫镍中，再将泡沫镍溶解，形成三维互联石墨烯微孔道，与PDMS组成PDMS-石墨烯支架，将贵金属纳米颗粒组装于石墨烯孔道内表面（制备的光学图片见图2）。最后以银纳米线为电极，这些部件被制成压阻传感器。传感器材料的传感响应源于无缺陷多层石墨烯通道壁的高导电性，以及自组装石墨烯内壁的金纳米颗粒的贡献。连通电路后，传感器感知的压力和应变通过电流变化反映出来。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本申请的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本申请的技术方案。
本发明实施例中所用的试验材料均为本领域常规的试验材料，均可通过商业渠道购买得到。
实施例1
（1）多层石墨烯导电材料的制备：通过化学气相沉积（CVD）方法在泡沫镍片上沉积多层石墨烯纳米层，生成石墨烯涂层的多孔泡沫镍片；用乙醇超声清洗泡沫镍，使用化学气相沉积在泡沫镍上生长了多层优质石墨烯；CH4被用作碳源，H2被用作还原气体，N2被用作保护气体；升高温度并保持石墨烯的生长，温度为1028-1300℃，石墨烯生长22分钟。
（2）PDMS填充到石墨烯涂覆的泡沫镍片的空隙中：将新鲜混合的PDMS溶液经旋涂、真空处理、固化均匀地填充到多孔泡沫镍中；将PDMS前体(Sylgard 184, Dow CorningCo.Ltd.)与固化剂以质量比10:1混合搅拌，然后放入真空室(25℃, 15min)以去除溶解气体；将石墨烯泡沫镍粘接在玻璃基板上，通过旋转涂覆将制备好的PDMS溶液加入到石墨烯和镍泡沫骨架中，以1500rpm的速度涂覆；最后，将样品放入烘箱箱(90℃，15分钟)固化烘干。
（3）化学腐蚀镍框架，以获得三维互联石墨烯微通道嵌入式PDMS薄膜：多孔泡沫镍作为牺牲模板，用化学蚀刻方法去除；在玻璃烧杯中制备FeCl3溶液(6mol/mL)。滴入少量盐酸溶液，搅拌至呈橙色；PDMS的边缘被切开暴露出被包裹的泡沫镍；样品在烧杯中放置12小时，直到溶液变绿，表明Ni已经溶解；将样品从溶液中取出，用去离子水反复洗涤。
（4）金纳米粒子在三维互连石墨烯微通道内壁上的组装：制备6 mmol/mL氯金酸溶液，将互联石墨烯通道嵌入式PDMS薄膜样品置于溶液中；用水浴加热的方法加热溶液，加热温度为93℃，加热时间为22分钟，间歇加入柠檬酸钠溶液。溶液由金黄色变为无色，试样制备完成。
（5）使用高导电性的银纳米线作为电极材料封装测试样品: 将盐溶解在多元醇中搅拌均匀，得到浓度为4.5mM的盐溶液；取分子量为58000 ~ 1300000的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)在室温下混合可溶于多元醇，混合物浓度为0.15 mol/ml聚乙烯吡咯烷酮多元醇溶液；硝酸银晶体在室温下混合可溶于多元醇，制备的硝酸银浓度为0.12mol/L的多元醇溶液；当加热至172℃时，依次加入乙二醇盐溶液、聚乙烯基吡咯烷酮多元醇溶液和硝酸银多元醇溶液，搅拌3小时得到银纳米线导电油墨。在步骤（4）得到的柔性压阻PDMS薄膜的上下两面涂覆银纳米线导电油墨，干燥后得到柔性压阻传感器。
实施例2
（1）多层石墨烯导电材料的制备：通过化学气相沉积（CVD）方法在泡沫镍片上沉积多层石墨烯纳米层，生成石墨烯涂层的多孔泡沫镍片；用乙醇超声清洗泡沫镍，使用化学气相沉积在泡沫镍上生长了多层优质石墨烯；CH4被用作碳源，H2被用作还原气体，N2被用作保护气体；升高温度并保持石墨烯的生长温度为1028-1300℃，石墨烯生长15分钟。
（2）PDMS填充到石墨烯涂覆的泡沫镍片的空隙中：将新鲜混合的PDMS溶液经旋涂、真空处理、固化均匀地填充到多孔泡沫镍中；将PDMS前体(Sylgard 184, Dow CorningCo.Ltd.)与固化剂以质量比10:1混合搅拌，然后放入真空室(25℃, 20min)以去除溶解气体；将石墨烯泡沫镍粘接在玻璃基板上，通过旋转涂覆将制备好的PDMS溶液加入到石墨烯和镍泡沫骨架中，以1000 rpm的速度涂覆；最后，将样品放入烘箱箱(90℃，15分钟)固化烘干。
（3）化学腐蚀镍框架，以获得三维互联石墨烯微通道嵌入式PDMS薄膜：多孔泡沫镍作为牺牲模板，用化学蚀刻方法去除；在玻璃烧杯中制备FeCl3溶液(7mol/mL)。滴入少量盐酸溶液，搅拌至呈橙色；PDMS的边缘被切开暴露出被包裹的泡沫镍；样品在烧杯中放置12小时，直到溶液变绿，表明Ni已经溶解；将样品从溶液中取出，用去离子水反复洗涤。
（4）银纳米粒子在三维互连石墨烯微通道内壁上的组装：制备5 mmol/mL硝酸银溶液，将互联石墨烯通道嵌入式PDMS薄膜样品置于溶液中；用水浴加热的方法加热溶液加热温度为95℃，加热时间为15分钟。间歇加入柠檬酸钠还原剂溶液。溶液由金黄色变为无色，试样制备完成。
（5）使用高导电性的银纳米线作为电极材料封装测试样品: 将盐溶解在多元醇中搅拌均匀，得到浓度为5mM的盐溶液；取分子量为58000~ 1300000的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)在室温下混合可溶于多元醇，混合物浓度为0.15 mol/ml聚乙烯吡咯烷酮多元醇溶液；硝酸银晶体在室温下混合可溶于多元醇，制备的硝酸银浓度为0.15 mol/L的多元醇溶液；当加热至165℃时，依次加入乙二醇盐溶液、聚乙烯基吡咯烷酮多元醇溶液和硝酸银多元醇溶液，搅拌3小时得到银纳米线导电油墨。在步骤（4）得到的柔性压阻PDMS薄膜的上下两面涂覆银纳米线导电油墨，干燥后得到柔性压阻传感器。
实施例3
（1）多层石墨烯导电材料的制备：通过化学气相沉积（CVD）方法在泡沫镍片上沉积多层石墨烯纳米层，生成石墨烯涂层的多孔泡沫镍片；用乙醇超声清洗泡沫镍，使用化学气相沉积在泡沫镍上生长了多层优质石墨烯；CH4被用作碳源，H2被用作还原气体，N2被用作保护气体；升高温度并保持石墨烯的生长温度为1028-1300℃，石墨烯生长30分钟。
（2）PDMS填充到石墨烯涂覆的泡沫镍片的空隙中：将新鲜混合的PDMS溶液经旋涂、真空处理、固化均匀地填充到多孔泡沫镍中；将PDMS前体(Sylgard 184, Dow CorningCo.Ltd.)与固化剂以质量比10:1混合搅拌，然后放入真空室(25℃, 20min)以去除溶解气体；将石墨烯泡沫镍粘接在玻璃基板上，通过旋转涂覆将制备好的PDMS溶液加入到石墨烯和镍泡沫骨架中，以2000 rpm的速度涂覆；最后，将样品放入烘箱箱(90℃，15分钟)固化烘干。
（3）化学腐蚀镍框架，以获得三维互联石墨烯微通道嵌入式PDMS薄膜：多孔泡沫镍作为牺牲模板，用化学蚀刻方法去除；在玻璃烧杯中制备FeCl3溶液(5mol/mL)。滴入少量盐酸溶液，搅拌至呈橙色；PDMS的边缘被切开暴露出被包裹的泡沫镍；样品在烧杯中放置12小时，直到溶液变绿，表明Ni已经溶解；将样品从溶液中取出，用去离子水反复洗涤。
（4）铂纳米粒子在三维互连石墨烯微通道内壁上的组装：制备7 mmol/mL氯铂酸溶液，将互联石墨烯通道嵌入式PDMS薄膜样品置于溶液中；用水浴加热的方法加热溶液，热温度为90℃，加热时间为30分钟。间歇加入柠檬酸钠溶液。溶液由金黄色变为无色，试样制备完成。
（5）使用高导电性的银纳米线作为电极材料封装测试样品: 将盐溶解在多元醇中搅拌均匀，得到浓度为4mM的盐溶液；取分子量为58000 ~ 1300000的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)在室温下混合可溶于多元醇，混合物浓度为0.15 mol/ml聚乙烯吡咯烷酮多元醇溶液；硝酸银晶体在室温下混合可溶于多元醇，制备的硝酸银浓度为0.10 mol/L的多元醇溶液；当加热至180℃时，依次加入乙二醇盐溶液、聚乙烯基吡咯烷酮多元醇溶液和硝酸银多元醇溶液，搅拌3小时得到银纳米线导电油墨。在步骤（4）得到的柔性压阻PDMS薄膜的上下两面涂覆银纳米线导电油墨，干燥后得到柔性压阻传感器。
应用例
压力与应变测试平台的搭建：将实施例1制备的柔性压阻传感器、2400SCS源表与压力机和拉力机组建样品测试平台。
应用例A：传感器材料的传感响应源于无缺陷多层石墨烯通道壁的高导电性，以及自组装石墨烯内壁的金纳米颗粒的贡献。
该压力传感器在较宽的检测范围(0- 50kpa)内具有超高的灵敏度。压力传感器的灵敏度可以通过数据中计算出来。灵敏度被定义为：S=(I–I0)/I0/ΔP，I0为没有压力加载的初始电流，I为施加压力的瞬时电流，ΔP是加载压力的相对压强变化。
根据工作范围的不同，可以将传感器的电流-压力曲线分为三种状态，并进行线性拟合来评价传感器的性能：在第一阶段(0~1 kPa)，该传感器表现出线性感知响应高灵敏度为53.7 kPa-1。在第二(1~10 kPa)和第三(10~50 kPa)阶段中，传感器的平均灵敏度分别为15.6和5.0 kPa-1。由此可知，本发明的传感器能够在微小压力的作用下具备高灵敏度的检测，并且感知的压力范围较宽，不仅能监测脉搏和血管扩张这类微小压力的变化，还能监测较大压力的变化。
灵敏度的变化可以通过石墨烯微通道内壁的微形变解释，在很小压力(0~1 kPa)作用下，纳米颗粒首先在石墨烯薄膜的内壁上相互接触。随着压力的增加(1~10 kPa)，连接在3D石墨烯微通道内壁上的石墨烯薄膜会相互接触。由于贵金属纳米粒子的导电性远高于石墨烯，所以在0~1 kPa范围内，随着压力的上升，电流的上升趋势尤为明显。相比之下，高压下(10~50kPa)石墨烯薄膜部分断裂导致电流变化率下降，器件的灵敏度降低。
除了灵敏度，最小检测极限、响应时间、重复性和机械耐久性也是压力传感器在实际应用中非常重要的因素。我们通过线性推导灵敏度数据在0~1 kPa范围内，y轴截距为1.1143（见图3），该设备的检测极限被确定为大约4.4 Pa。为了验证导出数据的可靠性，将一个压力(约0.001 N，或5 Pa)连续加载在设备的顶表面，装置对压力的加载和释放反应迅速（见图4）。压力传感器的响应时间为15 ms，恢复时间为20 ms（见图5）。为测试该装置的机械耐久性和结构稳定性，反复施加负载为100 Pa、周期为750 ms的脉冲压力，在这个过程中测量的电流在6800次循环后几乎没有疲劳或漂移（见图6）。
应用例B
与简单的PDMS薄膜相比，由于石墨烯具有较高的结构强度和延展性，薄膜的耐应变能力更强，最大应变率可达90%。其中，规范因子(GF)定义为(I- I0)/I0-ε，曲线的斜率:GF = (I- I0)/I0/ε，在低应变范围(0 -30%)、中应变范围(30~60%)和高应变范围(60~90%)，该装置的GF分别为10、15和5（见图7）。我们注意到，即使在高应变范围内，膜的拉伸应变能力在疲劳状态接近极限时相应的拉伸GF相对较小，但拉伸应变仍远高于使用炭黑，纳米管和金属纳米线导等电压敏材料。如上所述，石墨烯薄膜对常压的响应主要取决于石墨烯内壁接触状态的变化，从非接触状态变为接触状态，或者由于接触面积的变化。然而，如果薄膜纵向拉伸，则测量电流的变化值主要取决于导电壁的水平变形或断裂（见图8）。这些结果充分表明，我们的薄膜具有良好的抗拉强度。
应用例C：高的规范因子、优异的应变强度和稳定的结构拓宽了薄膜可穿戴传感器的应用潜力。
作为演示，本发明使用不同曲率半径的气球来模拟管道的膨胀，方法是将薄膜附着在气球的表面。可实时检测被测气球在不同面积膨胀率(5~30%)下的输出曲线（见图9），测量输出曲线的对称性证明了该装置具有较高的可靠性。此外还可以实时监测人体脉搏，根据图10（a）可以推算出脉搏大约是103次/min。图10（b）中可以清楚地看到桡动脉脉搏波形(P)峰值和脉搏收缩期增强肩(T(D))峰值。实验表明，传感器薄膜在人体生理监测中具有广阔的应用前景。
应用例D
除了可重复性和灵活性，像素分辨率也是设计类似人类皮肤的触觉传感器的一个重要因素。利用压敏石墨烯薄膜的结构稳定性，我们将大小为8×8平方厘米的36像素(批量制造的6×6像素传感器)阵列集成到聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)衬底上。通过测量传感器的信号电流，可以重建出一个表重量位置和大小的三维彩色地图。除了砝码（见图11a）之外，我们还在传感器阵列上放置了一个实心模制数字“2”（见图11b）和两个空心圆（见图11c）。通过分析彩色图的数据点，发现在相同的压力下，独立像素的测量电流的变化率是相近的。这说明不同批次的传感器表现出相同的功能证实了稳定性。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种柔性压阻传感器，其特征在于，包括PDMS薄膜以及嵌入在PDMS薄膜内的三维互连石墨烯微通道；所述三维互连石墨烯微通道的内壁上分布有贵金属纳米粒子；
所述贵金属纳米粒子选自银纳米粒子、金纳米粒子或铂纳米粒子；
所述柔性压阻传感器由以下方法制备：
（1）以CH4为碳源、H2为还原气体、N2为保护气体，通过化学气相沉积法在泡沫镍片上沉积多层石墨烯纳米层，得到石墨烯涂层的多孔泡沫镍片；
（2）将PDMS溶液旋涂在步骤（1）得到的石墨烯涂层的多孔泡沫镍片上，固化烘干，得到包覆石墨烯涂层的多孔泡沫镍片的PDMS薄膜；
（3）在FeCl3溶液中滴入盐酸溶液，搅拌至呈橙色得到腐蚀液，将步骤（2）得到的包覆石墨烯涂层的多孔泡沫镍片的PDMS薄膜的边缘切开，暴露出被包裹的泡沫镍，并将其置于腐蚀液中直至腐蚀液变绿，取出后用去离子水洗涤得到三维互联石墨烯微通道嵌入式PDMS薄膜；
（4）将步骤（3）得到的三维互联石墨烯微通道嵌入式PDMS薄膜置于贵金属的盐溶液中，水浴加热并间歇加入柠檬酸钠溶液，直至贵金属的盐溶液变为无色，取出后得到柔性压阻PDMS薄膜；
（5）在步骤（4）得到的柔性压阻PDMS薄膜的上下两面涂覆银纳米线导电油墨，干燥后得到柔性压阻传感器。
2.权利要求1所述的柔性压阻传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）以CH4为碳源、H2为还原气体、N2为保护气体，通过化学气相沉积法在泡沫镍片上沉积多层石墨烯纳米层，得到石墨烯涂层的多孔泡沫镍片；
（2）将PDMS溶液旋涂在步骤（1）得到的石墨烯涂层的多孔泡沫镍片上，固化烘干，得到包覆石墨烯涂层的多孔泡沫镍片的PDMS薄膜；
（3）在FeCl3溶液中滴入盐酸溶液，搅拌至呈橙色得到腐蚀液，将步骤（2）得到的包覆石墨烯涂层的多孔泡沫镍片的PDMS薄膜的边缘切开，暴露出被包裹的泡沫镍，并将其置于腐蚀液中直至腐蚀液变绿，取出后用去离子水洗涤得到三维互联石墨烯微通道嵌入式PDMS薄膜；
（4）将步骤（3）得到的三维互联石墨烯微通道嵌入式PDMS薄膜置于贵金属的盐溶液中，水浴加热并间歇加入柠檬酸钠溶液，直至贵金属的盐溶液变为无色，取出后得到柔性压阻PDMS薄膜；
（5）在步骤（4）得到的柔性压阻PDMS薄膜的上下两面涂覆银纳米线导电油墨，干燥后得到柔性压阻传感器。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，化学气相沉积的温度为1028-1300℃，时间为15-30min。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述PDMS溶液的制备方法为：将PDMS前体与固化剂以质量比为10:1混合搅拌，然后放入真空室以去除溶解气体；所述真空室的温度为25℃，放置时间为10-20min。
5. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述旋涂的涂覆速度为1000-2000 rpm；所述固化烘干的温度为90℃，固化烘干的时间为15min。
6. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述FeCl3溶液的浓度为5-7mol/mL。
7. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，所述贵金属的盐溶液的浓度为5-7 mmol/mL；所述水浴加热的温度为90-95℃，时间为15-30min。
8. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（5）中，所述银纳米线导电油墨由以下方法制备：将盐溶解在多元醇中搅拌均匀，得到盐溶液；取分子量为58000 ~1300000的聚乙烯吡咯烷酮在室温下混合溶于多元醇中，得到聚乙烯吡咯烷酮多元醇溶液；将硝酸银晶体在室温下混合溶于多元醇中，得到硝酸银多元醇溶液；依次加入盐溶液、聚乙烯基吡咯烷酮多元醇溶液和硝酸银多元醇溶液，加热并搅拌3小时，得到银纳米线导电油墨。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010976373.8A CN112086553B (zh) | 2020-09-17 | 2020-09-17 | 一种柔性压阻传感器及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010976373.8A CN112086553B (zh) | 2020-09-17 | 2020-09-17 | 一种柔性压阻传感器及其应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112086553A CN112086553A (zh) | 2020-12-15 |
| CN112086553B true CN112086553B (zh) | 2023-08-08 |
Family
ID=73736497
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010976373.8A Active CN112086553B (zh) | 2020-09-17 | 2020-09-17 | 一种柔性压阻传感器及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112086553B (zh) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112848269B (zh) * | 2020-12-31 | 2022-05-06 | 西安交通大学 | 一种基于3d打印模板法的三维压力传感器及其制备方法 |
| CN114166383B (zh) * | 2021-10-26 | 2023-09-08 | 湖南大学 | 一种柔性压力传感器感应元件及其制备方法和应用 |
| CN114046913A (zh) * | 2021-11-17 | 2022-02-15 | 燕山大学 | 一种柔性石墨烯压力传感器及其制备方法 |
| CN114674468B (zh) * | 2021-12-31 | 2024-04-26 | 零感科技(深圳)有限公司 | 一种柔性负压阻传感层及制备方法与柔性负压阻传感器 |
| CN114634710B (zh) * | 2022-02-24 | 2024-02-23 | 广东工业大学 | 一种柔性材料及其制备方法和应用 |
| CN114381124A (zh) * | 2022-03-03 | 2022-04-22 | 安徽大学 | 三维多孔碳纳米管-石墨烯/pdms复合材料、柔性应变传感器及制备 |
| CN116019455A (zh) * | 2022-07-29 | 2023-04-28 | 天津理工大学 | 柔性高密度头皮脑电电极及其制备方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105783695A (zh) * | 2016-04-22 | 2016-07-20 | 武汉大学深圳研究院 | 石墨烯复合纳米金薄膜柔性应变传感器的制备方法及其应变传感器 |
| CN104807861B (zh) * | 2015-04-09 | 2017-05-24 | 山东师范大学 | 一种海绵状石墨烯基可拉伸气敏传感器的制备方法 |
| CN106698402A (zh) * | 2017-01-05 | 2017-05-24 | 东南大学 | 金属纳米粒子掺杂的柔性自支撑石墨烯薄膜的制备方法 |
| CN106994347A (zh) * | 2017-03-27 | 2017-08-01 | 东南大学 | 一种制备方形铜纳米粒子‑石墨烯‑泡沫镍材料的方法 |
| CN108084800A (zh) * | 2018-01-25 | 2018-05-29 | 武汉大学深圳研究院 | 银纳米线导电油墨及电极的制备方法 |
| CN110057474A (zh) * | 2019-03-01 | 2019-07-26 | 杭州电子科技大学 | 一种新型铜基气凝胶-pdms复合压阻式压力传感材料及其应用 |
| CN110411640A (zh) * | 2019-07-10 | 2019-11-05 | 杭州电子科技大学 | 一种三维柔性力电传感器及制备方法 |
| CN110426063A (zh) * | 2019-08-19 | 2019-11-08 | 浙江工业大学 | 一种双模式传感器及其在检测压力和应变过程中的应用 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11002619B2 (en) * | 2018-04-20 | 2021-05-11 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Pressure-strain sensor including a graphene structure |
-
2020
- 2020-09-17 CN CN202010976373.8A patent/CN112086553B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104807861B (zh) * | 2015-04-09 | 2017-05-24 | 山东师范大学 | 一种海绵状石墨烯基可拉伸气敏传感器的制备方法 |
| CN105783695A (zh) * | 2016-04-22 | 2016-07-20 | 武汉大学深圳研究院 | 石墨烯复合纳米金薄膜柔性应变传感器的制备方法及其应变传感器 |
| CN106698402A (zh) * | 2017-01-05 | 2017-05-24 | 东南大学 | 金属纳米粒子掺杂的柔性自支撑石墨烯薄膜的制备方法 |
| CN106994347A (zh) * | 2017-03-27 | 2017-08-01 | 东南大学 | 一种制备方形铜纳米粒子‑石墨烯‑泡沫镍材料的方法 |
| CN108084800A (zh) * | 2018-01-25 | 2018-05-29 | 武汉大学深圳研究院 | 银纳米线导电油墨及电极的制备方法 |
| CN110057474A (zh) * | 2019-03-01 | 2019-07-26 | 杭州电子科技大学 | 一种新型铜基气凝胶-pdms复合压阻式压力传感材料及其应用 |
| CN110411640A (zh) * | 2019-07-10 | 2019-11-05 | 杭州电子科技大学 | 一种三维柔性力电传感器及制备方法 |
| CN110426063A (zh) * | 2019-08-19 | 2019-11-08 | 浙江工业大学 | 一种双模式传感器及其在检测压力和应变过程中的应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Direct 3D Printing of Graphene Nanoplatelet/Silver Nanoparticle-Based Nanocomposites for Multiaxial Piezoresistive Sensor Applications;Sung-Nam Kwon等;Advanced Materials Technologies;第1800500卷;第1-9页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112086553A (zh) | 2020-12-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112086553B (zh) | 一种柔性压阻传感器及其应用 | |
| Li et al. | Engineered microstructure derived hierarchical deformation of flexible pressure sensor induces a supersensitive piezoresistive property in broad pressure range | |
| Luo et al. | Highly sensitive, durable, and multifunctional sensor inspired by a spider | |
| Cheng et al. | A highly sensitive piezoresistive sensor with interlocked graphene microarrays for meticulous monitoring of human motions | |
| Wang et al. | Nanofiber/nanowires-based flexible and stretchable sensors | |
| CN108318161B (zh) | 可穿戴压力传感器及其制造方法 | |
| Qin et al. | Preparation of high-performance MXene/PVA-based flexible pressure sensors with adjustable sensitivity and sensing range | |
| Park et al. | Giant tunneling piezoresistance of composite elastomers with interlocked microdome arrays for ultrasensitive and multimodal electronic skins | |
| CN109520410B (zh) | 三维石墨烯泡沫柔性应变传感器及其制备方法 | |
| Lin et al. | Flexible piezoresistive sensors based on conducting polymer-coated fabric applied to human physiological signals monitoring | |
| Liu et al. | Ultrasonically patterning silver nanowire–acrylate composite for highly sensitive and transparent strain sensors based on parallel cracks | |
| Kumar | Recent progress in the fabrication and applications of flexible capacitive and resistive pressure sensors | |
| Wang et al. | Highly stretchable potentiometric ion sensor based on surface strain redistributed fiber for sweat monitoring | |
| CN109489875A (zh) | 一种具有交错式微结构的柔性压力传感器及其制造方法 | |
| CN109724723B (zh) | 纺织材料基可穿戴压力传感器及其制备方法 | |
| Zou et al. | Highly sensitive flexible pressure sensor based on ionic dielectric layer with hierarchical ridge microstructure | |
| CN112525065A (zh) | 基于混合电阻纠缠网络的微裂纹柔性阻变力学传感器及其制备方法 | |
| CN113790831A (zh) | 一种超快响应的透气式柔性压力传感器及其制备方法 | |
| CN111256888A (zh) | 一种仿生多级结构柔性应力、应变复合式传感器及其制备方法 | |
| Wang et al. | Skin-inspired tactile sensor based on gradient pore structure enable broad range response and ultrahigh pressure resolution | |
| Peng et al. | Hydrophobic and stable MXene/reduced graphene oxide/polymer hybrid materials pressure sensors with an ultrahigh sensitive and rapid response speed pressure sensor for health monitoring | |
| Liu et al. | High-performance piezoresistive flexible pressure sensor based on wrinkled microstructures prepared from discarded vinyl records and ultra-thin, transparent polyaniline films for human health monitoring | |
| Ge et al. | Flexible pressure sensor based on a thermally induced wrinkled graphene sandwich structure | |
| KR20190062020A (ko) | 스트레인 센싱 소자, 이를 이용한 어레이 센서 및 이의 제조방법 | |
| Yang et al. | Ultra-sensitive, stretchable, and bidirectional wearable strain sensor for human motion detection |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |