喷墨印刷的基于石墨烯的应变传感器显示出前景

  • A+

英国(曼彻斯特大学)和意大利(比萨大学)的研究人员在纸上开发了一种喷墨打印的石墨烯应变计传感器据称,即使施加非常小的应变,该装置的测量系数也高达125,并且其整体灵敏度和性能可通过不同的打印参数调整,例如墨滴间距和打印通过次数。它可能用于机器人皮肤和健康监测应用以及智能包装等应用。

基于喷墨印刷的石墨烯水质传感器图像

该团队通过使用简单的Dimatix DMP-2850喷墨打印机在PEL P60纸基材上沉积由石墨烯薄片网络(分散在水中作为溶剂)制成的导电线来制作应变计。该打印机可在约200 mm x 300 mm的区域内创建和定义图案,并可处理厚度达25 mm的基材。使用波形编辑器和跌落监视相机系统来操纵喷射装置的电子脉冲,以优化从喷嘴喷射时的液滴特性。

“当我们对纸张施加不同程度的应变时,我们发现线条的电导率发生了变化,”该团队解释说。“这是因为,在微观层面,不同程度的应变导致石墨烯薄片之间的较大(压缩)或较小(拉伸)相互作用,在宏观水平上,转化为电导率的变化。”

研究人员解释说,他们通过观察石墨烯线在不同应用应变ε下的电学行为以及不同的印刷参数(例如印刷次数和印刷间距)来设计他们的应变传感器。正如预期的那样,印刷次数(即印刷层)越大,石墨烯线的电阻R越小。器件的灵敏度S随着层数的增加而增加,并且随着衬底变得更加弯曲。实际上,对于1cm的曲率(即1.25%的应变),它达到100%以上。该器件还具有125的应变系数(GF)。该因子描述了来自机械变形的电阻变化ΔR,可表示为GF =ΔR/ R0 /ε= S /ε,其中R0是标称电阻。

喷墨打印允许团队直接在待检查的表面上简单快速地制造传感器,这通过在阵列中引入不同类型的传感器开辟了可能在大面积或多感测上引入传感器阵列的可能性。



(文章源于graphene-info网,由石墨烯材料网 www.91shimoxi.com 翻译编辑整理)


weinxin
我的微信
关注我了解更多内容

发表评论

目前评论:0