《電子技術(shù)應(yīng)用》
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清華在石墨烯紙基壓力傳感器研究取得重要進(jìn)展

2017-08-28

清華大學(xué)微納電子系任天令教授團(tuán)隊(duì)在《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)·納米》(ACS Nano)上發(fā)表了題為《用于動(dòng)作探測(cè)的石墨烯紙基壓力傳感器》(“Graphene-Paper Pressure Sensor for Detecting Human Motions”)的研究論文,實(shí)現(xiàn)了石墨烯紙壓力傳感器靈敏度的進(jìn)一步提升,此項(xiàng)成果對(duì)于柔性智能可穿戴傳感器的發(fā)展具有重大意義,。

柔性力學(xué)器件近些年來受到了學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注,。相比傳統(tǒng)硬質(zhì)基底器件,柔性力學(xué)器件在不犧牲性能的基礎(chǔ)上,大大提升了器件的可變形性,從而使其能夠適應(yīng)更為復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景,尤其適合可穿戴應(yīng)用,。石墨烯材料自2004年被發(fā)現(xiàn)以來,被廣泛應(yīng)用于柔性力學(xué)器件中,,這得益于其獨(dú)特的電學(xué),、力學(xué)等特性,石墨烯力學(xué)器件具有很高的靈敏度,。然而,,現(xiàn)有石墨烯力學(xué)傳感器面臨諸多問題,存在制備工藝復(fù)雜,、重復(fù)性與一致性較差,、良品率低等缺點(diǎn),距離實(shí)際應(yīng)用仍有較大距離,。 

任天令教授團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出了石墨烯紙基壓力傳感器的新方法,,可通過熱還原手段,將多層混合的氧化石墨烯溶液與紙材料轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄬邮┘?。利用石墨烯紙層間的空氣通道以及紙材料獨(dú)特的微孔結(jié)構(gòu),,使石墨烯紙?jiān)趬毫ψ饔孟拢柚蛋l(fā)生顯著變化,,從而大幅度提高了對(duì)壓力的探測(cè)靈敏度,。通過選取適當(dāng)?shù)氖┘堫愋秃图埖膶訑?shù),,還可以進(jìn)一步提升壓力傳感器的靈敏度,。該器件在可穿戴應(yīng)用方面可以實(shí)現(xiàn)脈搏、呼吸以及多種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的精確檢測(cè),。此外,,這一新型石墨烯紙基器件還具有環(huán)保、低成本,、高柔性等突出優(yōu)點(diǎn),。

近年來,任天令教授致力于研究突破傳統(tǒng)器件的局限性,,為新一代微納電子器件技術(shù)奠定基礎(chǔ),,尤其關(guān)注石墨烯傳感器的基礎(chǔ)研究與應(yīng)用探索,在新型石墨烯聲學(xué)器件和各類傳感器件方面獲得了多項(xiàng)重要?jiǎng)?chuàng)新成果,,如柔性石墨烯發(fā)聲器件,、智能石墨烯人工喉,、新型石墨烯阻變存儲(chǔ)器、光譜可調(diào)的石墨烯發(fā)光器件,、石墨烯仿生突觸器件,、可調(diào)石墨烯應(yīng)力傳感器等,相關(guān)成果發(fā)表在《自然·通訊》(Nature Communications),、《先進(jìn)材料》(Advanced Materials),、《納米快訊》(Nano Letters)、《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)·納米》(ACS Nano)等知名學(xué)術(shù)期刊上,。

清華大學(xué)微納電子系博士畢業(yè)生陶璐琪是文章第一作者,,清華大學(xué)微納電子系任天令教授和楊軼副教授是論文的通訊作者。該研究成果得到了國(guó)家自然基金重點(diǎn)項(xiàng)目和科技部項(xiàng)目的支持,。


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