王志刚，徐琴琴，林润泽，银建中，柳宝林，王启博

（大连理工大学化工学院，辽宁大连116024）

当今社会，物联网、大数据、人工智能、通信技术等迅速发展，使人们得以借助可穿戴医疗设备实现人体生理指标实时监测，接受科学和精准的健康指导[1-5]。柔性压力传感器是柔性可穿戴设备的核心部件之一，一般由柔性基底和功能导电层组成。柔性基底具有支撑作用，获取外界施加的压力并发生相应形变，功能导电层则将压力信号转化为电信号并由后端电路定量采集[6-8]。功能导电层通常为碳系材料[9-11]、金属材料[13-16]或复合材料[17-19]。

二维材料石墨烯具有极高载流子迁移率[15000cm2/(V·s)]、超大比表面积（2630m2/g）和超高机械强度（1.0TPa），是制备柔性压力传感器的优良敏感材料[20-23]。然而石墨烯片层晶界和堆叠缺陷会极大降低载流子浓度，采用纯石墨烯制备的柔性压力传感器往往灵敏度较低[24-25]。银纳米结构具有优异的导电、导热和柔韧性，被认为是最佳的铟锡氧化物（ITO）替代材料[26-29]。然而，银纳米颗粒或者银纳米线比表面积高，外表面与周围环境中的腐蚀物接触面积大，加剧了其氧化过程[30]，同时银纳米材料与基底的黏附力差，容易从基底脱落，进而导致后续柔性压力传感器加工过程中传感层损坏。

将银纳米材料与石墨烯相结合可以有效解决各自存在的问题[31-34]。银纳米材料可以有效跨越二维石墨烯平面内的缺陷以及搭接起相邻的石墨烯片层，起到类似于“桥梁”的作用，从而解决石墨烯面内缺陷以及高片层搭接电阻问题。同时，二维石墨烯片层可以平铺到银纳米材料导电网络之间的空隙，起到类似“补丁”的作用，从而增加载流子运输面积。二维石墨烯优良的气体阻隔性能还可以有效地充当银纳米材料的钝化层，防止其氧化。

本文介绍了近几年国内外基于银/石墨烯纳米复合材料构建柔性压力传感器的相关研究，首先介绍银/石墨烯纳米复合材料的制备和表征，在此基础上，介绍将该复合材料用于压力传感器的微纳结构设计和构造方法。

1 银/石墨烯复合材料制备

用于柔性压力传感器的银/石墨烯纳米复合材料制备方法与用于光学、催化反应、抗菌剂等复合材料的制备方法有较多相同之处，主要可分为一步法（原位合成法）和两步法（物理吸附或静电吸附法）。

1.1 一步法

一步法是将硝酸银（AgNO3）和氧化石墨烯（GO）作为原料，随后分别加入还原剂将AgNO3和GO还原，即可得到纳米银与还原氧化石墨烯（rGO）复合材料。一般选择还原性较弱的材料作为AgNO3的还原剂，如硼氢化钠（NaBH4）[35]、氢氧化铵（NH3·H2O）[36]、无水乙醇（CH3CH2OH）[37]等。AgNO3还原为Ag后，再加入还原性较强的还原剂，将GO还原成rGO，常见的还原剂包括抗坏血酸[35-37]、水合肼[36]等。

Zhang等[35]选择NaBH4和抗坏血酸作为还原剂，将0.05g GO薄片在去离子水中超声1h使其分散成单层，加入10mLAgNO3溶液（0.1mol/L）并剧烈搅拌，随后加入温和的还原剂NaBH4在25℃下反应1h，Ag+还原为银纳米颗粒（AgNPs），均匀地黏附在GO表面。最后，加入抗坏血酸作为GO还原剂，制备出AgNPs/rGO复合材料。图1(a)和图1(b)分别为rGO和AgNPs/rGO的扫描电子显微镜（SEM）图像。从图中可以看出，所制备AgNPs的直径小于100nm，可以作为rGO层间的导电介质。

图1 rGO和AgNPs/rGO的SEM图像[35]

利用能量色散X射线光谱（EDX）分析了AgNPs/rGO的组成以及C、O、Ag在复合材料中的分布情况，如图2(a)所示。图2(b)显示了不同元素分布图，表明AgNPs很好地附着在rGO上，分布均匀，没有产生大量团聚。可判断AgNPs桥接rGO薄片且构成了三维结构，由于rGO与AgNPs之间的桥接，使得该结构具有较小的初始电阻。

图2 AgNPs/rGO的EDX图像及元素分布图[35]

Zhao等[36]将100mg GO分散在50mL蒸馏水中，超声处理1h。将质量分数为3%的NH3·H2O添加到5mLAgNO3溶液（20mg/mL）中，直到氢氧化银/氧化银沉淀刚刚消失。将所得溶液加入上述GO悬浮液中，搅拌30min。然后加入4mL水合肼并将混合物加热至95℃搅拌1h。冷却至室温后，将混合物用水洗涤多次直到溶液变为中性，即可得到AgNPs/rGO复合材料。随后用SEM和透射电子显微镜（TEM）研究AgNPs/rGO复合材料的形貌。如图3(a)所示，SEM图像显示AgNPs和rGO随机分布，彼此相连，构成了蓬松的结构，大量AgNPs担载到rGO上，有效阻止载体团聚。从TEM图[图3(b)]中发现AgNPs均匀地涂覆在单层或少层rGO表面，AgNPs团聚程度很小，并且与rGO紧密结合，有利于AgNPs和rGO之间的电荷传输。

图3 AgNPs/rGO的形貌表征[36]

图4(a)为GO和AgNPs/rGO复合材料的X射线衍 射 图（XRD）。在2θ=38.3°、44.4°、64.6°、77.6°、81.5°处的峰分别对应于（111）、（200）、（220）、（331）、（222）银（Ag）晶体面心立方的衍射峰。图4(b)为GO和AgNPs/rGO复合材料的拉曼光谱。GO的拉曼光谱在1347cm-1和1595cm-1处的两个峰分别对应于D带和G带，其强度比（ID/IG）越高，石墨材料缺陷程度越大。AgNPs/rGO复合材料的ID/IG值（1.10）较GO（0.88）稍大，这是由于在GO还原过程中，产物结构中sp2平面域（未联结含氧基团的sp2碳原子组成的连续区域）平均尺寸减小，并产生了许多结构缺陷。

图4 GO和AgNPs/rGO的XRD和拉曼光谱表征[36]

Wu等[37]将20mL GO溶液（1mg/mL）密封在30mL玻璃瓶中，加热到60℃，随后将2mg AgNO3溶解到4mL无水乙醇中，倒入玻璃瓶中。将加热温度提高至90℃，加入0.16g抗坏血酸（GO与抗坏血酸的质量比为1∶8），静置3h。瓶子冷却后，即可得到装饰有AgNPs的石墨烯水凝胶，经冷冻干燥得到石墨烯海绵（GF）与AgNPs复合材料。制备材料的过程如图5所示。

图5 GF/Ag复合材料的制备工艺[37]

利用SEM观察了GO、GF和GF/Ag复合材料形貌。从图6(a)可以看出，GO表面比较光滑。GO经抗坏血酸还原后生成的GF有较多褶皱，如图6(b)所示。GF/Ag表面则附着上了均匀的AgNPs，如图6(c)所示。这种结构不会使AgNPs大量团聚，有利于检测到微小的应力。

图6 GO、GF和GF/Ag的SEM图像[37]

一步法可以同时制备出石墨烯和纳米银复合材料，操作步骤简单，生成的纳米银能均匀地吸附在石墨烯表面且二者结合良好。但一步法很难精确控制纳米银和石墨烯含量，银含量过高会破坏整个导电网络结构的稳定性，含量过低则不能有效连接石墨烯片层，降低复合材料的初始电阻。一步法反应条件较为苛刻，对温度、浓度有很高的要求，温度过高导致反应过快，无法有效控制石墨烯和银纳米结构的尺寸，温度过低不利于银纳米结构的生成。最后，由于采用GO作为原料，生成的rGO表面有大量含氧官能团，导致结构缺陷和本征缺陷，导电性能与原始石墨烯相差较远，对后续制备的柔性压力传感器灵敏度有消极影响。

1.2 两步法

为了更精准地控制生成的银纳米结构和石墨烯含量，实现反应条件的最佳化，许多研究人员采用两步法。两步法一般选择AgNO3、GO、rGO或无缺陷石墨烯作为原料。通常使用多元醇法、溶剂热法制备出银纳米结构，用激光还原、化学试剂还原、高温热还原将GO还原成rGO，亦或者直接选用rGO或无缺陷石墨烯，随后将银纳米结构与rGO用简单的物理吸附或者静电吸附将二者混合均匀，常见的吸附方法包括机械搅拌、超声处理等。

Zhou等[38]采用多元醇法制备出银纳米线（AgNWs），将AgNWs加入rGO溶液中，搅拌30min使其分散均匀，即可得到AgNWs/rGO复合材料，如图7所示。

图7 电子皮肤的制备工艺及设备示意图[38]

由图8(a)可以看出，纯塑性聚氨酯（TPU）纤维自由分布，完全覆盖导电网络，提高了传感器的可拉伸性，可以观察到TPU纤维之间形成多孔结构，具有较大的比表面积。图8(b)为未封装的AgNWs/rGO导电层的SEM图像，可以观察到AgNWs均匀分布在rGO片层内部和表面，在柔性TPU纤维表面形成协同导电通路。图8(c)显示了EDS的映射图像，表明复合材料表面的AgNWs分布均匀。传感器的横截面如图8(d)所示，每一层导电层都覆盖着两层纯纤维TPU，形成了坚固的多层夹层结构，提高了传感器的稳定性和灵敏度。

图8 TPU、AgNWs/rGO及传感器的SEM和EDS表征[38]

Chen等[39]采用多元醇法制备出AgNWs，然后将其以浓度3.0mg/mL分散在无水乙醇中，将GO的N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶液（2.0mg/mL）滴加到AgNWs溶液中，进行磁力搅拌，之后向混合溶液中加入30mLDMF、3mL氢氧化铵和0.5mL的N2H4·H2O溶液，在90℃下持续搅拌20min，得到AgNWs/rGO复合材料，流程如图9所示。

图9 两步法制备AgNWs和GO复合颗粒的示意图[39]

当GO滴入AgNWs悬浮液中时发生共沉淀，表明GO和AgNWs进行自组装。随后通过观察AgNWs和GO的结构和形态，研究其导电机理。拉曼光谱[图10(a)和(b)]和TEM图像[图10(c)和(d)]表明所制备的AgNWs品质好，长径比大；GO质量高，多为单层或少层，其横向尺寸约为2μm。

图10 AgNWs及GO的拉曼光谱和TEM表征[39]

为了进一步研究GO和AgNWs的组装机理，进行傅里叶红外光谱分析（FTIR），如图11所示。对于AgNWs,1653cm-1处的峰属于PVP分子链上羰基基团（C==O）的伸缩振动。而GO的羟基基团（—OH）特征峰出现在3447cm-1和1387cm-1处，对应于—OH基团的振动和变形峰。对于复合颗粒，C==O基团的峰从1653cm-1移动到1633cm-1。这是因为C==O基团和—OH基团之间的氢键相互作用导致C==O基团的电子云密度减小。从图11还可以看出，对复合颗粒，其—OH基团的振动和变形峰值分别为3459cm-1和1397cm-1。由此可见，AgNWs与GO之间的氢键相互作用是二者易于组装的原因。GO和AgNWs组装的TEM图像如图12所示，GO和AgNWs通过组装形成复合颗粒，有利于防止边缘的AgNWs团聚。

图11 GO、AgNWs和复合材料的FTIR谱图[39]

图12 复合颗粒示意图及其图边缘特写图像[39]

除此之外，两步法也可直接选取无缺陷石墨烯作为初始物料与AgNWs进行复合，但是由于无缺陷石墨烯表面惰性等原因，较难获得良好分散效果。两步法过程中AgNWs尺寸可控，石墨烯与AgNWs配比容易调控，但是物理吸附往往无法保证两者紧密结合，容易从柔性基底脱落，进而影响传感器的循环稳定性。

总之，一步法一般生成AgNPs/rGO复合材料，零维AgNPs具有较高介电常数和优良电子特性，基于该复合材料制备的柔性压力传感器具有灵敏度高、响应时间短等优势。两步法一般生成AgNWs/rGO复合材料，一维AgNWs具有高长宽比，在较大应变下仍能保持导电网络结构，使得压力传感器具有优异的可拉伸性和循环稳定性。研制综合性能出色的柔性压力传感器，需要同时考虑灵敏度、响应时间、循环稳定性等多种因素。这些因素不仅与材料制备方法有关，而且会受到微纳结构的影响。

2 传感器微纳结构设计和制备工艺

传感器的微纳结构决定导电网络结构，进而影响传感器的综合性能。传感器的微纳结构主要指敏感元件的各部分组成以及各部分组成之间的空间构型关系，主要取决于其构建方法和工艺。柔性压力传感器的制备工艺有滴涂法、夹层法、模板法和吸附法。

2.1 滴涂法

滴涂法是将石墨烯和银纳米材料均匀地混合在一起，然后直接滴涂在柔性基底上，通过加热干燥得到柔性压力传感器。

Yang等[40]将聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜、PDMS液体和增塑剂按一定比例混合，放入真空泵中0.5h去除气泡，随后置于65℃烘箱加热12h加速固化，加入AgNPs和GO（1∶1，体积比），搅拌2h，得到均匀悬浮液。将四氢呋喃（THF）按1∶5的比例添加到悬浮液中，以增加悬浮液与PDMS之间的附着力，然后将混合后的悬浮液滴涂到PDMS上，水分蒸发后AgNPs和GO桥接完成。最后将所得薄膜置于波长为450nm的激光下将GO还原成rGO，其流程如图13所示。

图13 滴涂法制备AgNPs/石墨烯压力传感器示意图[40]

所采用的AgNPs直径范围为50～100nm，可作为相邻石墨烯薄片之间的导电桥梁，从而使层间电阻发生变化，降低压力传感器的初始电阻，即形成了AgNPs/石墨烯三维结构，薄膜中微裂纹的传播较为均匀，使得压力传感器具有高线性度。

该柔性压力传感器在拉伸应变为0～14%范围内有较高灵敏度，其灵敏度最高达475，优于纯石墨烯柔性压力传感器。但是该传感器循环稳定性有待提高，在拉伸应变为4%的条件下进行500次拉伸循环，前100次循环中灵敏度降低幅度较大，之后趋于稳定。

Ding等[41]将AgNWs分散在乙醇中形成银油墨（1%），将银油墨以不同质量比注入石墨烯油墨（G）中，超声振荡均匀。然后用滴涂法将AgNWs/G混合油墨沉积在PET衬底上，将PET薄膜在烘箱中加热干燥，通过低温热烧结工艺获得高导电性AgNWs/G轨道，如图14所示。AgNWs将石墨烯连接在一个平面上，并通过构建3D导电网络在石墨烯层之间建立桥梁。当AgNWs含量为20%，烧结温度为150℃时，获得的电阻率为8.6mΩ/cm。经过100次弯曲循环周期，AgNWs/G轨道仍表现出优越的柔韧性。

图14 AgNWs/G导电轨道的制备工艺[41]

综上所述，可以看出，滴涂法灵活性好，操控方便，制造周期短，且制作成本低。但滴涂法受黏度影响较大，无法保证溶液均匀分布在柔性基底上，且干燥以后的复合材料黏附性较弱，容易从基底脱落，导致导电网络结构稳定性较差。

2.2 夹层法

采用滴涂法柔性基底不能完全覆盖导电层，而采用夹层法却可以将石墨烯和银纳米材料夹在柔性基底之间，柔性基底起到保护和感应形变的作用，保证了传感器的循环稳定性。

Wang等[42]以聚乙烯醇（PVA）和氯化钙（CaCl2）为原料通过多次冻融循环制备生物水凝胶，将水凝胶预聚物倒入两个模具中。经过冷冻和解冻后，将负载AgNWs的多层石墨烯置于水凝胶的上层。然后将另一个模具中的水凝胶预聚物倒入复合材料上层，并将整体进行冻融。脱模后获得柔性电子皮肤如图15所示。柔性压力传感器是层状结构，上层和下层是水凝胶，中间层是负载有AgNWs的石墨烯，由于AgNWs的存在使得传感器灵敏度很高。此外，制得的柔性压力传感器具有良好的机械性能，能够进行折叠、拉伸和弯曲运动。

图15 夹层法制备柔性电子皮肤的工艺示意图[42]

图16为真空干燥后，水凝胶、AgNWs/石墨烯以及AgNWs的SEM图。可以发现，水凝胶呈现多孔结构，孔道致密不规则，其中互相连接的大孔表示干燥前充满水的区域[图16(a)]。在多次冻融过程中，水凝胶中的游离聚合物链（PVA链）与Ca2+形成分子间氢键和金属配位键，从而形成PVA-Ca2+水凝胶网络系统。因此，失水后形成的水凝胶网络相对均匀，有利于压力传感信号的传输。由于负载AgNWs的石墨烯容易形成片状结构，可以实现大范围压力检测，检测范围为900～5000Pa，能够检测出米粒大小的压力。

图16 水凝胶、AgNWs/石墨烯以及AgNWs的SEM图像[42]

Zhang等[35]在GO溶液中加入AgNO3溶液并搅拌均匀，加入NaBH4将Ag+还原为AgNPs，纳米颗粒随机均匀地黏附在GO表面。然后加入抗坏血酸还原GO，形成AgNPs/rGO。最后将制备的AgNPs/rGO膜用去离子水冲洗三次，去除杂质并进行过滤。选择硅片作为衬底，光刻胶旋涂在硅片表面作为牺牲层，然后将PDMS旋涂在牺牲层上。PDMS表面通过暴露在氧等离子体中活化，然后将AgNPs喷涂在PDMS表面上作为电极。将AgNPs/rGO喷涂在PDMS上作为传感层，并旋涂另一层PDMS作为保护层，以避免环境因素（如湿度和气体）的影响。最后，将柔性压力传感器从硅片上剥离。如图17(b)所示，rGO随机堆叠在一起，AgNPs则随机分布在rGO表面，并填充了rGO之间的层间间隙，形成了3D导电网络。

图17 夹层法制备AgNPs/rGO压力传感器及压力传感器三维结构示意图[35]

随后建立了等效模型研究柔性压力传感器的工作机理，顶层和底层的rGO可以等效为电阻R1和R2，中间的AgNPs可以等效为电阻R3和R4，AgNPs和rGO形成一个三维导电网络，如图18(a)、(b)所示。当AgNPs/rGO传感层处于初始状态时，传感器的电阻较小。当传感层应变较大时，会出现裂纹，导致电阻增加。释放后，rGO和AgNPs重新连接在一起，电导率恢复，如图18(c)所示。rGO在初始状态下堆叠在一起，由于rGO与AgNPs重叠区域较大，此时在初始状态时电阻较低。当rGO拉伸时会产生少量微裂纹，两者重叠面积减小，电阻小幅增加。随着拉伸幅度增大，裂纹增大，AgNPs的尺寸不足以填充裂纹，导致AgNPs/rGO的电阻进一步增加，如图18(d)所示。

图18 压力传感器的工作原理

夹层法是柔性压力传感器最常用的制备方法，通过对导电层和柔性基底的定向设计，获得不同夹层结构和灵敏度的传感器。所得导电层与柔性基底的界面作用力强，构成的导电网络结构能承受较大应变，同时也能监测各种动态应变。

2.3 模板法

模板法是将石墨烯和银纳米材料混合，将其浸泡到预先准备好的模板中，通过吸附作用使石墨烯和银纳米材料覆盖在模板表面，然后刻蚀去除模板，填入新的柔性基底，即可得到柔性压力传感器。

Wu等[43]先将GO、AgNWs和多巴胺混合，将聚氨酯海绵浸泡到混合液中，通过自组装后进行加热干燥，GO还原成rGO，然后在高温条件下加热除去聚氨酯海绵。将PDMS预聚体倒入复合海绵材料中，在80℃下热固化5h，制备出柔性压力传感器，如图19所示。

图19 模板法制备AgNWs/石墨烯复合海绵的工艺示意图[43]

聚氨酯海绵具有三维多孔互通结构，可作为支持复合材料的模板。将聚氨酯海绵进行挤压和真空脱气，浸入含有多巴胺的GO和AgNWs溶液后，GO会被多巴胺还原成rGO，形成三维AgNWs/石墨烯水凝胶，颜色由黄白色变为黑色。然后将得到的水凝胶干燥并加热分解，形成连续的、相互连接的复合海绵状材料。与石墨烯和AgNWs相比，聚合物模板热分解温度很低，容易通过加热去除。

图20(c)～(f)为经700℃退火处理得到的AgNWs/石墨烯复合海绵SEM图像，发现所得AgNWs/石墨烯复合海绵的结构与聚氨酯海绵结构相似，为相互连接的三维多孔网络结构，说明复合材料基本复制了聚合物骨架的网络结构，具有较大的比表面积。从图20(f)中还可以看出，AgNWs均匀分布在石墨烯层之间，说明退火后AgNWs仍保持原来的形状。

图20 模板法制备AgNWs/石墨烯复合海绵的相关表征[43]

这种复合海绵材料质量轻、导电性极高。例如，AgNWs与石墨烯体积比为1∶1的复合海绵的密度为18mg/cm3，孔隙度高达99.7%，电导率高达1028S/m，其优异的导电性能归功于二维石墨烯片和一维AgNWs的协同效应。复合海绵在10%拉伸应变下灵敏度几乎为0，无法感应到微小的压力，在20%拉伸应变下灵敏度逐渐增加到1.5，在40%拉伸应变下灵敏度为2.5。

模板法可以通过改变模板的尺寸、形貌、结构对传感器进行精确的控制，制备出的传感器循环稳定性高，适合批量生产，但无法对微小的压力做出反应，制备过程也较为复杂。

2.4 吸附法

相对于模板法，吸附法工艺简单且成本极大降低。吸附法是先制备出石墨烯和银纳米材料，然后将其浸泡在多孔柔性基底上，通过吸附作用使柔性基底表面覆盖石墨烯和银纳米材料。

Cao等[44]将300mg GO粉末和70mg AgNWs粉末分散到25mL去离子水中，超声处理30min后加入抗坏血酸。将棉纤维浸入该溶液，然后在90℃下进行水热过程和搅拌。水热处理后，用去离子水洗涤棉纤维并进行干燥。该传感器由两片不同的导电棉纤维薄膜构成，下部为rGO@棉纤维，尺寸为1.5cm×1.0cm，上 部 为rGO、AgNWs/rGO或 者AgNWs@棉纤维，尺寸为1.0cm×1.0cm。棉纤维薄膜下部的两个边缘分别用导电胶带涂覆，即为柔性压力传感器，如图21所示。

图21 GO@棉纤维和AgNWs/rGO@棉纤维的制备示意图[44]

基于石墨烯的堆积，释放压力时要花费很长时间才能恢复到原始状态，导致rGO@棉纤维传感器的响应时间和快速恢复时间变慢。但是，随着AgNWs的引入，情况就大不相同了。AgNWs相互交错形成新的导电网络，它充当了石墨烯片之间的桥梁，从而为电荷传输提供了快速便捷的通道。在相同的传输距离下，电荷将选择更快、更方便的路径，如图22右侧所示，这将使传感器的响应和恢复速度更快，从而显著改善传感器的性能。添加AgNWs后传感器呈现高灵敏度，从0.084kPa-1增加到4.23kPa-1，响应时间从1.10s降低至0.22s，快速恢复时间从1.73s降低至0.42s。

图22 电荷传输通道的示意图[44]

Dong等[45]将盐酸多巴胺加入三羟甲基氨基甲烷溶液中，然后加入GO，并进行超声搅拌，聚多巴胺（pDA）将GO还原，得到pDA/rGO溶液，将海绵浸泡在该溶液中，干燥后再将海绵浸泡在AgNWs溶液中，再次干燥，并多次重复浸泡过程。最后用导电银浆将铜丝固定到导电海绵上，制备出了复合柔性压力传感器。

海绵具有多孔结构（如图23所示），尺寸为微米级（200～900μm），具有良好的可压缩性，经5000次加载循环，仍表现出良好的稳定性。海绵中的多孔骨架和节点具有出色的弹性和稳定性。由于多巴胺还原的rGO存在很多缺陷，导致电阻率较高，用pDA/rGO网络修饰的海绵电阻率高达105Ω·cm。随着在AgNWs溶液中浸泡次数的增加，所得柔性压力传感器的电导率显著增加。海绵的分层结构为形成导电网络提供了理想骨架，所制备的压力传感器具有良好的线性灵敏度和大的响应范围。该传感器在0～40kPa-1范围内的灵敏度稳定在0.016kPa-1，并具有成本低、易制造等优点，在电子皮肤领域具有广阔的应用前景。

图23 含多孔结构的海绵示意图[45]

吸附法通过范德华力或者静电作用将石墨烯和银纳米结构吸附到多孔柔性基底上，吸附质能在多孔柔性基底界面自由移动，构成分布均匀的三维导电网络结构，制备过程较为简单。但在吸附过程中石墨烯和银纳米结构的厚度较难控制，并且与模板法类似，吸附法制备出的传感器无法对微小的压力做出反应。

3 结语

柔性压力传感器作为柔性可穿戴设备的核心部件，在电子皮肤、机器人技术和实时健康监测等领域有很大应用潜力。本文综述了近年来基于银/石墨烯纳米复合材料的柔性压力传感器的最新进展，归纳出一步法和两步法两种主要的材料制备方法，以及滴涂法、夹层法、模板法和吸附法四种器件构造方法。材料制备和器件构造对柔性压力传感器的灵敏度、响应范围、循环稳定性起决定性作用。虽然柔性压力传感器的研究已有很大进展，但未来的研究工作以及商业化应用仍面临许多挑战：①柔性压力传感器受到材料和微纳结构限制，在测量精度上与传统的金属和半导体传感器相比仍有一定差距；②在智能制造时代，可穿戴设备向微型化、集成化的方向发展，对制造精度和成本提出了较高要求；③具体应用过程中传感器的机械形变非常复杂，与理想测量条件下的单一形变误差较大，如何处理这些误差需要进一步探索。未来，柔性压力传感器将继续向微型化、集成化、多功能化等方向发展。需要通过各学科交叉协作，共同推进柔性压力传感器的研发和应用，进而极大促进医疗保健和运动健身领域的发展。