石墨烯超灵敏应变型传感器的研究

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本文以十字交叉型的铜网作为化学气相沉积(CVD)法生长石墨烯的基底,制备得到高灵敏度的石墨烯网,组装了一种结构简单、成本低廉的网状石墨烯(GWFs)应变传感器,能够采集和识别出不同拉伸程度的人体运动信号。当对应变传感器施加压力,网状石墨烯中产生高密度的裂纹,导致电流通道减少而电阻增大。由于这种特殊的十字型结构,网状石墨烯拥有着极高的灵敏系数,在应变为2-6%时,可达103;当应变大于7%时,约为106;当应变为0.2%时,约为35。这种网状石墨烯传感器件可在微弱形变(0.2%)产生明显可检测的电阻变化,亦可监测微弱人体运动,包括呼吸、面部表情变化、眨眼、脉搏等。同时,这类器件具有良好的可穿戴和生物兼容性。论文中也制备了一种可穿戴的高精度的基于十字交叉型结构的石墨烯声音收集与识别器件。这种器件可以作为拉伸应变传感器用于测试人类发声时喉咙部位的肌肉运动,从而记录声音信号。本文中展示了网状石墨烯传感器明显识别26个英文字母、单词及句子,中文汉字及音调、词组等。这种石墨烯网识别器也可用于音频识别,包括歌曲、录音及动物鸣叫声。这种基于网状石墨烯的声音识别传感器有望应用于更为复杂的声音数据的收集与分析处理中。
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