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清华大学团队研发出用于可穿戴的石墨烯纸压力传感器

作者:深圳铭之光 发布时间:2017-08-25 11:36:14
最近,清华大学微纳电子系任天令教授团队在《美国化学学会·纳米》(ACSNano)上发表了题为《用于动作探测的石墨烯纸基压力传感器》的研究论文,实现了石墨烯纸压力传感器灵敏度的进一步提升,此项成果对于柔性智能可穿戴传感器的发展具有重大意义。
 


石墨烯纸基压力传感器结构示意图。该器件能够有效探测脉搏、呼吸等生理参数。资料图
 
近些年来,柔性力学器件受到了学界、业界的广泛关注。相比传统硬质基底器件,柔性力学器件在不牺牲性能的基础上,大大提升了器件的可变形性,从而使其能够适应更为复杂的应用场景,尤其适合可穿戴应用。
 
石墨烯材料自2004年被发现以来,被广泛应用于柔性力学器件中,这得益于其独特的电学、力学等特性,石墨烯力学器件具有很高的灵敏度。然而,现有石墨烯力学传感器面临诸多问题,存在制备工艺复杂、重复性与一致性较差、良品率低等缺点,距离实际应用仍有较大距离。
 
任天令教授团队创新性地提出了石墨烯纸基压力传感器的新方法,可通过热还原手段,将多层混合的氧化石墨烯溶液与纸材料,转变为多层石墨烯纸。利用石墨烯纸层间的空气通道以及纸材料独特的微孔结构,使石墨烯纸在压力作用下,阻值发生显著变化,从而大幅度提高了对压力的探测灵敏度。
 
另外,通过选取适当的石墨烯纸类型和纸的层数,还可进一步提升压力传感器的灵敏度。该器件在可穿戴应用方面可实现脉搏、呼吸及多种运动状态的精确检测。此外,这一新型石墨烯纸基器件还具有环保、低成本、高柔性等突出优点。