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波形阵列结构增强激光诱导石墨烯压力传感

波形阵列结构增强激光诱导石墨烯压力传感

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  • 来源:
  • 发布时间:2024-04-12
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【概要描述】 激光诱导石墨烯已经广泛应用于力学传感领域,通过外界施加应力(包括按压、拉伸、弯曲等)来改变三维多孔石墨烯内部结构的紧密程度达到传感的目的,通过电阻值或平面方阻的测量来实现传感效果的量化。

波形阵列结构增强激光诱导石墨烯压力传感

【概要描述】 激光诱导石墨烯已经广泛应用于力学传感领域,通过外界施加应力(包括按压、拉伸、弯曲等)来改变三维多孔石墨烯内部结构的紧密程度达到传感的目的,通过电阻值或平面方阻的测量来实现传感效果的量化。

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  • 发布时间:2024-04-12
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      激光诱导石墨烯已经广泛应用于力学传感领域,通过外界施加应力(包括按压、拉伸、弯曲等)来改变三维多孔石墨烯内部结构的紧密程度达到传感的目的,通过电阻值或平面方阻的测量来实现传感效果的量化。

      相关研究团队制备了一种具有互锁波状阵列的双层激光诱导石墨烯(LIG)多孔复合材料用于大线性范围和高压力分辨率传感器。

使用波长为915 nm的半导体激光器激光雕刻系统在PI膜上进行高温诱导,计算机写入光束光栅尺寸为10X10mm2矩形图案。

    优化激光扫描参数,通过方阻测量量化石墨烯结构之间的接触程度,从2.00 mm时的34.3 Ω/平方减小到0.25 mm时的1.2 Ω/平方,解释为辐照区温度越高,产品石墨化程度越高,产物的电学性质越均匀,很可能是由于相邻路径线之间有更好的重叠,有利于更均匀的炭化。激光雕刻后,制备成功具有波形阵列和多孔结构的LIG复合材料。

     为了提高915 nm处的激光吸收,实现有效的光热转换,在写入前在PI膜表面涂上黑色墨水。雕刻完成后使用PDMS来将PI上的LIG转印下来,将PI基的LIG浸泡在PDMS稀释剂和固化剂中并在80℃下固化8小时,使其从PI膜上完全脱落。为了克服LIG泡沫的脆性,将剥离后的LIG进一步浸泡在PDMS稀释剂中,用滤纸从LIG泡沫中吸收多余的PDMS稀释剂后,LIG/ PDMS复合材料在80℃下固化2小时,获得柔性复合材料。

将两个LIG复合材料组装在一起,获得互锁的波形阵列几何结构。 

所制备出的波纹互锁结构压力传感器,这种多尺度结构允许通过增加(减少)互锁LIGs之间和内部LIGs之间的接触面积来检测力刺激,反过来,这导致压阻材料的相当大的电导变化。互锁的波形阵列结构由于应力集中和阵列变形,使导电网络在小应力下产生较大的变化。两种结构的协同作用可以极大地提高双层LIG复合材料的压阻性能。它具有高压力分辨率和宽传感范围,双层LIG复合材料在检测从低压到高压刺激的各种人体运动方面具有很大的潜力。

信息来源:液晶太赫兹乐园

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