透明单晶石墨烯柔性应变传感器，用于可穿戴人体运动监测

1成果简介

人机界面、智能眼镜、触摸屏和一些电子皮肤都需要高透明度和柔性应变传感元件。柔性应变传感器通常使用微结构或多孔活性材料来提高灵敏度和响应速度，从而导致器件的透明度较低。石墨烯因其特殊的物理性质，尤其是出色的柔韧性和高透光率而受到广泛关注。然而，以往的研究发现，石墨烯很难获得较高的因子。因此，石墨烯无法用于监测细微的变形。虽然之前的研究表明，基于石墨烯和其他材料组合的应变传感器具有高灵敏度，但却缺乏透射率。

本文，天津理工大学、Hui Yan、印寿根 研究员等在《J ALLOY COMPD》期刊发表名为“Transparent single crystal graphene flexible strain sensor with high sensitivity for wearable human motion monitoring”的论文，研究提出报告了一种单晶石墨烯（SCG）应变传感器，它是通过将单晶六角石墨烯封装在柔性基底中制作而成的。由于该应变传感器不受褶皱、晶界和附加层的影响，因此性能卓越，测量系数高达16.9。此外，应变传感器保留了石墨烯的高透光率的优点。这种敏感的SCG应变传感器已被证明可以高性能检测一系列人类运动，包括手指手势、不同声音的微小振动和心跳。这项工作进一步证实了石墨烯在应变传感器中的应用，为石墨烯基透明应变传感器的研究提供了新思路。

2图文导读

图1.石墨烯传感器的制备示意图

图2、SCG应变传感器的制造和应变分析

图3.（a） 应变与相对电阻的变化。响应线呈线性，得到16.9 GF。（b） 应变与相对电阻的变化。响应线呈线性，得到16.9 GF。（c）单晶石墨烯应变传感器的应变系数与文献中报道的对应物的应变系数的比较。（d） SCG传感器的透射率光谱。插图显示了多层结构应变传感器的光学图像。

图4、应用于可穿戴传感设备

3小结

总之，我们使用PVA封装的单晶六方石墨烯制造了一种应变传感器。该传感器避免了石墨烯中褶皱、晶界和吸附层等缺陷的影响，并实现了高灵敏度（GF=16.9），优于以前的石墨烯薄膜应变传感器。本工作的结果进一步验证了石墨烯在应变传感中的应用，并为石墨烯以及石墨烯基复合材料的应变传感器提供了指导。它对研究石墨烯的力学性能也具有至关重要的意义。

文献：

https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2023.171724

来源：材料分析与应