浙工大根據蜘蛛蓬松腿研發石墨烯氣凝膠可用于壓力傳感器

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來源：材料分析與應用

日期：2021-07-26 09:25:34

摘要：壓力傳感器作為電子皮膚、柔性和可穿戴設備的重要組成部分，通過將外部刺激轉換為易于識別的電子信號，其中靈敏度是性能的最關鍵因素之一。

壓力傳感器作為電子皮膚、柔性和可穿戴設備的重要組成部分，通過將外部刺激轉換為易于識別的電子信號，其中靈敏度是性能的最關鍵因素之一。本文，浙江工業大學吳化平教授團隊等研究人員在《ADV MATER INTERFACES》期刊 發表名為“A Highly Sensitive Graphene Aerogel Pressure Sensor Inspired by Fluffy Spider Leg”的論文，研究以蜘蛛蓬松的腿為靈感，基于具有仿生結構的石墨烯氣凝膠膜（GAF）建立了一種高靈敏度壓力傳感器。

采用雙向冷凍技術制備了具有層狀層和層間枝晶的仿生GAF。層間特殊的絨毛狀樹枝狀結構使 GAF 傳感器在壓力下具有優異的性能：7.48 kPa –1的高靈敏度, 5Pa的檢測下限，31ms的超快響應時間，38 ms的恢復時間，1000多次循環后工作穩定。這種仿生GAF壓力傳感器通過實時監測人體脈搏和超輕物體的稱重，為柔性電子產品鋪平了道路。此外，該方法強調了通過模仿各種生物結構開發高靈敏度壓力傳感器的有效途徑。

圖文導讀

圖1、仿生石墨烯氣凝膠膜 (GAF) 壓力傳感器的制造、微觀結構和表征

圖2、仿生 GAF 壓力傳感器的性能

圖3、仿生 GAF 壓力傳感器的快速響應和循環穩定性

圖4、壓力作用下兩種微觀結構的有限元建模分析

圖5、仿生 GAF 傳感器的應用

小結

綜上所述，利用雙向冷凍技術研制了一種仿蜘蛛腿的仿石墨烯氣凝膠膜壓力傳感器。該傳感器可用于監測脈沖信號和稱重超輕物體，顯示了其在柔性和可穿戴電子設備中的潛在應用。這項工作為模擬生物結構設計高靈敏度傳感器提供了一種有效的策略。