基于光雕法的石墨烯宽范围柔性传感器研究

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由于柔性可穿戴电子设备与柔性屏幕的应用推动着柔性传感器的发展,石墨烯优异的导电性、机械性能以及可以随意转移到柔性基底上的优点令它十分适合制备柔性传感器,且已在多方面得到应用。目前石墨烯制备的柔性传感器在低压力下能很好的实现高灵敏度,不能很好的满足实际应用的需要。本文通过光雕还原氧化石墨烯的方法制备图案化石墨烯,还原过程中生成的凸起结构能够对所制备样品的灵敏度和压力范围产生影响。首先对光雕还原氧化石墨烯进行制备及研究,针对不同浓度的氧化石墨烯进行还原,还原的次数为1~10次。然后使用光学显微镜观察样品的微观结构,发现生成的图形由激光刻划的线条组成,且线条具有方向性;对样品是否已被还原以及还原程度如何进行XPS表征确定;最后对样品线条的方向进行电性能测试,并进行SEM表征对结果作出一定的解释。根据电性能测试的结果确定后续压力测试时Ag胶带粘贴的方向,测试出电阻几乎不受电压影响,在后续进行传感器压力测试时排除电压对结果的影响。在进行压力测试前需把光雕还原氧化石墨烯制备成柔性压力传感器,接着对传感器是否具备压阻性质进行实验的验证。确定具备压阻性质后对不同浓度的还原氧化石墨烯传感器进行压力测试,由此确定了后面实验浓度的选择。因为压力范围较好,灵敏度较差,后续通过改变图形来提升灵敏度,效果不太好,所以决定通过掺杂银颗粒来提高灵敏度。为了进一步提高灵敏度,在氧化石墨烯的表面掺杂Ag颗粒。制备方法是把氧化石墨烯薄膜浸泡在银氨溶液里,待浸泡时间到达后进行干燥,再使用光雕法还原。对制备的样品进行SEM表征后得知,颗粒物能够附着在氧化石墨烯薄膜上且能一起被光雕法还原,接着利用XRD表征对生成的颗粒物是否银颗粒进行确定。电性能测试后得知Ag-还原氧化石墨烯的线性度比还原氧化石墨烯好,同时压力测试后发现Ag-还原氧化石墨烯传感器在一定压力范围下的灵敏度得到了显著的提高。
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