【摘 要】
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直立型石墨烯（VG）是在基板上竖直生长的石墨烯材料,这种独特的构造使其在传统石墨烯优异的导电性、导热性、化学稳定性和高的比表面积的基础上具有更高的机械稳定性、更好的比表面积、与衬底的接触电阻小以及具有暴露的、超薄的石墨烯边缘,在场发射、超级电容、电池、传感器、可穿戴设备等应用中大放光彩。现在常用等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）制备VG,需要冲入甲烷、乙炔等作为碳源气体,氢气、氮气、氩气或者
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直立型石墨烯（VG）是在基板上竖直生长的石墨烯材料,这种独特的构造使其在传统石墨烯优异的导电性、导热性、化学稳定性和高的比表面积的基础上具有更高的机械稳定性、更好的比表面积、与衬底的接触电阻小以及具有暴露的、超薄的石墨烯边缘,在场发射、超级电容、电池、传感器、可穿戴设备等应用中大放光彩。现在常用等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）制备VG,需要冲入甲烷、乙炔等作为碳源气体,氢气、氮气、氩气或者它们的混合气体作为辅助气体,并在基板加热到500℃以上才能成功生长。本文为了高效、安全的制备VG以用于其在各领域广泛的应用,使用射频源等离子体增强化学气相沉积（RF-PECVD）法,采用石墨纸作为固体碳源,氩气作为辅助气体,在低温条件下成功生长VG。在氩气流量为10sccm、射频源功率2000W工作30min,基底不加热的条件下在电子玻璃上生长出了高度整齐、大小均匀且无基底的VG。使用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱对不同条件下制备的VG进行形貌表征和对比,并与常规升温、使用甲烷制备VG的方法进行比较。此外,还使用了COMSOL对使用不同条件的VG制备过程中的等离子体特性进行了仿真。结合压电材料制作了VG压电薄膜,模拟在应用中受环境影响、使用损耗等负面影响,对VG压电薄膜进行了超声波影响实验和弯折耐久实验。制作铜压电薄膜和商用银压电薄膜做相同实验,对比不同材料压电薄膜的电阻变化率,VG压电薄膜的耐久性表现最佳。由于VG压电薄膜具有良好的耐久性,选择VG作为电极与压电材料制作柔性传感器。使用labview编写自动测试程序并搭建系统,对制作的柔性传感器进行了压电特性测试、冲击特性测试、振动特性测试、摆动特性测试以及弯曲特性测试。同时使用商用银电极柔性传感器进行对比实验。在受到按压和风吹时,银电极传感器总是会出现大幅的信号突变,而VG电极柔性传感器没有信号突变或者出现较小突变,可以应用于对电压有限制的采集电路中。振动实验的感应中,VG电极传感器有和银电极传感器不同的响应方式,扩宽了柔性传感器的应用范围。VG在手指弯曲实验中可以检测到手指的弯曲状态,在可穿戴器件领域有很好的应用前景。
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