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北京石墨烯研究院王旭东团队研发绿色制备石墨烯足底压力传感器


  来源: 材料分析与应用 时间:2023-03-08 编辑:清风
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北京石墨烯研究院王旭东研究员团队在《《J. Mater. Sci. Mater. Electron.》期刊发表名为“Green preparation of graphene-based plantar pressure sensor”的论文,研究提出通过真空脱气混合和丝网印刷展示了一种方便、绿色的石墨烯/PDMS薄膜压力传感器的大规模生产方法。



图1.石墨烯-PDMS压力传感器阵列制备原理图


图2、a) 通过丝网印刷制作银电极的图片,b,c )不同放大倍率下银线的 SEM 图像,d-f )石墨烯/PDMS 传感层的表征


图3、垂直压力为231kpa下石墨烯-PDMS压力传感器的性能比较



图4、不同固化剂含量的PDMS交联密度示意图




石墨烯可以通过高速旋转和旋转均匀分散在PDMS中,无需传统的机械搅拌和有机溶剂的帮助。通过丝网印刷对传感层和导电层进行套印,加速了传感器的组装。通过优化石墨烯、PDMS 和固化剂的比例来改变交联和导电网络,在宽压力范围 (3–400 kPa) 下实现了出色的传感性能。此外,我们集成了25个传感单元,形成用于可穿戴电子产品的智能鞋垫,这些鞋垫与外部蓝牙模块相结合,在脚跟站立,直接站立,脚掌站立和脚趾站立方面具有更高的识别精度。因此,石墨烯基压力传感器具有高效的制备工艺和卓越的传感性能,在医疗保健应用中具有广阔的前景。


图5、石墨烯-PDMS压力传感器的性能表征


图6、鞋垫压力传感器和25个集成传感数据采集系统的照片


图7、右脚在整个步态周期中的足底压力演示



综上所述,北京石墨烯研究院王旭东团队开发了绿色石墨烯基足底压力传感器,具有感应范围宽、响应时间快、灵敏度高、佩戴舒适等优点。真空脱气混合和套印用于压力传感器的高效制造和组装。传感层可以直接配备柔性银电极,无需额外的电极添加过程。此外,石墨烯含量(1.5wt%)接近渗透阈值,PDMS与固化剂的优化比例为3:1。渗透理论与增强交联网络的结合提高了压力传感器的性能。方便的制备方法和材料体系可以扩展到其他可穿戴和医疗保健应用,为石墨烯基柔性和印刷电子的发展奠定了基础。

关键词:北京石墨烯研究院 石墨烯足底 压力传感器    浏览量:2311

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