[发明专利]一种石墨烯拉力传感器

说明书

本发明提供了一种石墨烯拉力传感器，第一支撑部和第二支撑部置于基底上，石墨烯层固定在第一支撑部和第二支撑部的上表面，石墨烯层呈悬空状态，石墨烯层中设有孔洞，孔洞方形周期性排布，方形周期的一个方向沿第一支撑部和第二支撑部的连线方向，颗粒置于孔洞中，颗粒的尺寸大于孔洞的尺寸。应用时，在第一支撑部和第二支撑部之间施加待测拉力，拉力改变石墨烯层的表面等离极化激元共振波长，通过探测该共振波长的移动实现拉力测量。本发明是基于微纳结构的，易于小型化和集成。

技术领域

本发明涉及拉力探测技术领域，具体涉及一种石墨烯拉力传感器。

背景技术

拉力探测属于基础物理量探测。除常规工程中拉力探测外，在生物医学领域拉力探测也非常重要，例如人体的血压测量、组织的压力、可穿戴设备的拉力等，在这些情景中，需要更高灵敏度的拉力探测、探测系统需要小型化和易于集成。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种石墨烯拉力传感器，包括：基底、第一支撑部、第二支撑部、石墨烯层、颗粒；第一支撑部和第二支撑部置于基底上，石墨烯层固定在第一支撑部和第二支撑部的上表面，石墨烯层呈悬空状态，石墨烯层中设有孔洞，孔洞方形周期性排布，方形周期的一个方向沿第一支撑部和第二支撑部的连线方向，颗粒置于孔洞中，颗粒的尺寸大于孔洞的尺寸。

更进一步地，孔洞为圆形。

更进一步地，颗粒为球，颗粒的直径大于孔洞的直径。

更进一步地，颗粒为圆锥体。

更进一步地，圆锥体的轴线方向沿石墨烯层的法线方向，圆锥体的尖端朝向基底，圆锥体的底边直径大于孔洞的直径。

更进一步地，石墨烯层中石墨烯的层数少于10层。

更进一步地，颗粒的材料为贵金属。

更进一步地，颗粒的材料为金。

更进一步地，颗粒的材料为半导体。

更进一步地，颗粒的材料为硅。

本发明的有益效果：本发明提供了一种石墨烯拉力传感器，第一支撑部和第二支撑部置于基底上，石墨烯层固定在第一支撑部和第二支撑部的上表面，石墨烯层呈悬空状态，石墨烯层中设有孔洞，孔洞方形周期性排布，方形周期的一个方向沿第一支撑部和第二支撑部的连线方向，颗粒置于孔洞中，颗粒的尺寸大于孔洞的尺寸。应用时，在第一支撑部和第二支撑部之间施加待测拉力，拉力增大石墨烯层内的应力，增加石墨烯层的介电常数，从而使得石墨烯层上的表面等离极化激元共振波长红移，通过探测该共振波长的移动实现拉力测量。另一方面，拉力增加孔洞的尺寸，导致颗粒向孔洞内移动，相当于颗粒与石墨烯层的距离缩小，增加了颗粒对石墨烯层上的表面等离极化激元限制作用，该作用也使得石墨烯层上表面等离极化激元共振波长红移。在上述两方面的作用下，石墨烯层上表面等离极化激元共振波长红移更多，从而增加拉力探测的灵敏度。另外，本发明是基于微纳结构的，易于小型化和集成。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是一种石墨烯拉力传感器的示意图。

图2是又一种石墨烯拉力传感器的示意图。

图中：1、基底；2、第一支撑部；3、第二支撑部；4、石墨烯层；5、孔洞；6、颗粒。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

实施例1