[实用新型]激光诱导石墨烯柔性应变-温度双参数传感器

说明书

本实用新型为激光诱导石墨烯柔性应变‑温度双参数传感器，包括柔性可拉伸基底及通过激光诱导固定在柔性可拉伸基底上的石墨烯导电层，石墨烯导电层包括中间位置的石墨烯及位于石墨烯两端的连接电极；连接电极设置导电涂层，并连接固定有导线；导电石墨烯所在直线为传感器本体；导电石墨烯的宽度为1.29mm±1mm，长度为17.62mm±5mm；两个连接电极及单线石墨烯构成骨头型结构。该传感器既能反映应变变化，同时也能反映温度变化，在医疗健康可穿戴器件领域有广阔的应用前景。

技术领域

本实用新型属于传感器领域，尤其是涉及一种激光诱导石墨烯柔性应变-温度双参数传感器。

背景技术

传感器作为一种精密的装置或器件，能将各种不易捕捉或度量的非电量信号转变为易于检测和显示的电量信号，它是现代工业生产、医疗卫生、航空航天、可穿戴式等应用领域中必不可少的一部分。尤其是柔性可穿戴传感器在人工智能、生物电子和医疗以及人机交互领域具有广泛的应用前景。具有高灵敏度的柔性可穿戴传感器可以用于监测人体的脉搏、呼吸等生理参数，因此成为医疗保健领域的热门研究方向。

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。

现在有很多的研究来做石墨烯应变传感器或者柔性温度应变传感器，但并未有石墨烯应变和温度的双参数传感器。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种高灵敏度激光诱导石墨烯柔性可穿戴应变- 温度双参数传感器。本实用新型传感器既能反映应变变化，也能反映温度变化。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种激光诱导石墨烯柔性应变-温度双参数传感器，包括柔性可拉伸基底及通过激光诱导固定在柔性可拉伸基底上的石墨烯导电层，石墨烯导电层包括中间位置的石墨烯及位于石墨烯两端的连接电极；连接电极设置导电涂层，并连接固定有导线；其特征在于：导电石墨烯所在直线为传感器本体；导电石墨烯的宽度为1.29mm±1mm，长度为17.62mm±5mm；两个连接电极及单线石墨烯构成骨头型结构。

该传感器的电阻随拉伸应变的增大而增大，传感器的电压随传感器两端的温度差增大而增大。

导电石墨烯的长宽设置考虑到传感器的小型化、美观度、初始电阻值以及响应量等因素，将该参数确定在宽度为1.29mm±1mm，长度为17.62mm±5mm。

所述连接电极可以为正方形、长方形、圆形或者其他不规则的任意图形。

在导电石墨烯和导电银胶表面涂覆封装层，并将导线从封装层中引出。

其中，所用导线、PDMS、聚酰亚胺(PI)薄膜75mm也为常规使用类型，均可通过市场购买得到。

本实用新型中的柔性应变-温度传感器具有高的灵敏度，采用的均为柔性材料，具有较好的可穿戴性，可以用来监测人体的生理参数，如脉搏、呼吸等,可应用到人生理信号检测中。

与现有的传感器相比较，本实用新型的有益效果是：

本实用新型采用激光诱导石墨烯转印到柔性可拉伸基底，该传感器的结构简单，不需要进行复杂的化学工艺处理，传感器拉伸应变最大可以达到49.8％(拉伸应变指的是(拉伸后的长度-原长度)/原长度)。在0-35％的拉伸范围内性能良好，结构稳定性好，经过拉伸重复性实验表明，18000次拉伸释放循环周期后仍能保持良好的性能，拉伸与恢复曲线基本重合。同时本实用新型具有高的灵敏度、响应量，采用的均为柔性材料，具有较好的可穿戴性，在人体生理信号监测方面有广泛的应用前景。