石墨烯柔性压力/应变传感器的研究进展
2021-12-09王燕山张梅菊刘德峰
测控技术 2021年11期
王燕山, 张梅菊, 刘德峰
(1.北京市机电研究院有限责任公司,北京 100027; 2.状态监测特种传感技术航空科技重点实验室,北京 101111;3.航空工业北京长城航空测控技术研究所,北京 101111)
石墨烯是由单层碳原子紧密堆积成的二维蜂窝状晶格结构的新材料,其蜂窝状结构是由sp2杂化连接而成的碳原子构成的,厚度仅为0.34 nm,其比表面积可达 2630 m2/g,可以吸附和脱附各类原子和分子[1]。石墨烯拥有优异的导电性,室温下其电子迁移率高达15000 cm2/(V·s),空穴迁移率与电子相似,单层石墨烯电阻率达10-6Ω·cm,是已知的电阻率最低的导电材料[2]。石墨烯具有良好的导热性,导热率为3000 W/(m·K),超过常用的散热材料铜和最好的导热金属银。石墨烯具有超强的力学性能,杨氏模量达1.0 TPa,断裂强度为42 N/m,是普通钢的100倍。石墨烯具有极强的透光性,对自然光的吸收率只有2.3%左右,使其在光电探测及透明导电膜领域有广阔的应用前景[3]。
柔性压力/应变传感器可以贴附在物体表面,测量其表面压力或应变,可在电子皮肤设备、人体运动检测、人体健康监测、表情识别等领域有广阔应用。柔性传感器兼具柔性和传感功能,可以将人体或环境刺激转化为可检测的信号,该类传感器与很多学科都有交叉,传感器柔性基底、敏感材料与材料科学相关,而传感机理及性能表征建立在力学和电学研究的基础上。近年来,材料科学在柔性基底材料和敏感材料方面取得了明显进展,使柔性压力/应变传感器具有质量轻、可拉伸性、尺寸小、微弱应变分辨率高等优良性能。……
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