[发明专利]基于预拉伸的石墨烯柔性应变传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于预拉伸的石墨烯柔性应变传感器及其制备方法。基于预拉伸的石墨烯柔性应变传感器包括释放后的衬底，释放后的衬底上设有石墨烯敏感层，石墨烯敏感层两端与释放后的衬底的连接处设有导电银胶，导电银胶上表面设有电极。基于预拉伸的石墨烯柔性应变传感器的制备方法，转移石墨烯薄膜前对衬底进行预拉伸，通过干式转移法完成石墨烯薄膜的转移，进而制备基于预拉伸的石墨烯柔性应变传感器。本发明制作的传感器通过预拉伸实现了较大应变的测量，具有很好的稳定与重复性，通过干式转移法，提高了制作成功率，简化了制备方法，实现了大批量制作。

技术领域

本发明属于柔性电子技术领域，特别是涉及一种基于预拉伸的石墨烯柔性应变传感器及其制备方法。

背景技术

随着仿生电子学、生物力学、医学工程、新材料技术、传感器技术和机器人技术等新兴交叉学科和方向的发展及融合，柔性应变传感器得到了广大科研工作者、医生和工程师的重视和研究，传统的应变传感器主要是基于金属和半导体材料，其具有一定的灵敏性，但缺点是材料坚硬，可拉伸性较差，小于5%，这一缺点限制了传统应变传感器的应用范围。与传统应变传感器相比，柔性应变传感器克服了材料坚硬、可拉伸性较差的缺点，具有柔性、较大的可拉伸性（10%）和较高的灵敏度等优点。在柔性应变传感器中，敏感材料是决定应变传感器性能的关键，目前现有的柔性应变传感器常用的敏感材料包括：纳米粒子、纳米线、碳纳米管、石墨烯等。由于石墨烯具有较高的电导率、出色的柔性和较高的杨氏模量，基于石墨烯的柔性应变传感器，目前已有许多基于石墨烯的柔性应变传感器相关的研究。申请号：201610813162.6，发明名称：双层还原氧化石墨烯薄膜柔性应变传感器的制备方法，公开日为2017年2月22日，公开了该传感器是将还原氧化石墨烯附着在柔性材料衬底（PDMS）上制备而成，可以实现较大应变的测量，但其石墨烯的制备方法是氧化还原法，传感器的灵敏度较低。

申请号：201710086475.0，发明名称：一种激光制备不同石墨烯图案应变传感器的方法，公开日为2017年7月7日，公开了该传感器是通过湿式转移法将化学气相沉积法（CVD）制备的石墨烯转移到柔性衬底（PDMS）制备而来，该方法制备的柔性应变传感器具有较大的应变测量范围（10%）与较高的应变灵敏度；但通过湿式转移法制备的石墨烯存在石墨烯易破损、转移成功率低、操作复杂等缺点。

申请号：201610256877.6，发明名称：石墨烯符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，公开日为2016年7月20日，公开了该传感器通过湿式转移法将金改性石墨烯转移到PDMS衬底上制备而来，该传感器具有较高的灵敏度，但由于石墨烯单层特性，传感器有效应变范围有限（5%），重复性较差的问题。

综上所述，已报道的基于石墨烯的柔性应变传感器存在如下缺点：（1）通过氧化还原法制备的石墨烯柔性应变传感器灵敏度较低；（2）通过湿式转移法制备的石墨烯柔性应变传感器存在转移过程中易破损、转移成功率低、操作复杂的缺点；（3）单层石墨烯结构可拉伸性较低，重复性较差的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于预拉伸的石墨烯柔性应变传感器，解决了现有技术中通过氧化还原法制备的石墨烯柔性应变传感器灵敏度较低的问题。

本发明的另一目的在于提供一种基于预拉伸的石墨烯柔性应变传感器的制备方法，解决了现有技术中通过湿式转移法制备的石墨烯柔性应变传感器存在转移过程中易破损、转移成功率低、操作复杂以及单层石墨烯结构可拉伸性较低，重复性较差的问题。

本发明所采用的技术方案是，基于预拉伸的石墨烯柔性应变传感器，包括释放后的衬底，释放后的衬底上设有石墨烯敏感层，石墨烯敏感层两端与释放后的衬底的连接处设有导电银胶，导电银胶上表面设有电极。

进一步的，所述释放后的衬底厚度为3mm。

进一步的，所述石墨烯敏感层的厚度为3.2nm，石墨烯敏感层为褶皱结构。

进一步的，所述导电银胶的厚度为0.5mm。