石墨烯柔性压力传感器
石墨烯柔性压力传感器
传感技术被认为是21世纪科学技术发展的重要组成部分，传感技术、计算机技术和通信技术被称为现代信息产业的三大支柱，广泛应用于电子、航天航空、国防、科研等领域。
石墨烯因其优异的电学和力学性能成为科研的热点，近年来由于石墨烯在柔性基底材料和导电材料方面的进展和突破，使石墨烯柔性压力传感器拥有更多更优异的性能，如传感器质量更轻、使用更方便、灵敏度更高、稳定性更好等。
一、石墨烯柔性压力传感器原理
石墨烯柔性压力传感器是用石墨烯作为柔性基底材料。基底材料对于传感器而言是作为支架而存在的，同时因石墨烯优异的物理特性、晶格结构，使石墨烯基底材料具有高电子迁移率和很好的拉伸性。
石墨烯薄膜是柔性传感器的核心，生长参数的设置会影响石墨烯的质量以及层数，所以必须严格的控制石墨烯的生长参数。相较于单层的石墨烯而言，少层石墨烯的稳定更好，能够提高传感器的检测范围。因此制备少层石墨烯薄膜作为柔性传感器的敏感层。
石墨烯复合材料的压力传感器
二、柔性压力传感器的分类
柔性压力传感器一般是用柔性基底材料和敏感材料制备，敏感材料作为柔性压力传感器的核心部分，必须具有很好的导电性、柔性以及机械强度。随着材料科学和力学研究的进步，传感器的敏感材料从最初的硅到现在以碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯为主的纳米材料，因纳米材料具备很好的柔性、很高的的机械强度、良好的导电性等特性成为最炙手可热的柔性传感器敏感材料，因此石墨烯成为21世纪研究最广泛的纳米材料。
1、电阻式柔性压力传感器
电阻式柔性压力传感器是将感知的压力值大小转化为电阻值或者电压值输出的器件。按照电阻式压力传感器的工作机理可以分为两类：应变式和压阻式。应变式压力传感器受力产生形变，引起电阻值发生变化。
压阻式压力传感器的工作机理：传感器受到压力后敏感元件发生形变导致传感器的电阻也发生改变，再通
过电桥电路将电阻的变化转换为电压信号输出。由于压阻式柔性压力传感器的的传感机制容易理解、设备简单，这类传感器得到广泛应用。
2、压电式柔性压力传感器
压电式柔性压力传感器的工作原理是基于压电效应，压电效应是指：当电介质(压电材料)在沿着一定的方向受到外力作用而发生变形时，偶极子发生重定向从而产生内部极化现象，使得电介质的两个表面出现正负相反的电荷。压电效应包括正压电效应和负压电效应，正压电效应是指卸载压力之后，电介质恢复到不带电的状态。可以通过电流值来判断压力的大小。
3、电容式柔性压力传感器
电容式柔性压力传感器的工作机理：传感器受压力后，电容值发生变化，传感器将电容值的变化转换为电信号输出。与电阻式柔性压力传感器和压电式柔性压力传感器相比较，电容式柔性压力传感器的检测限更低，能耗也更低。
基于碳纳米材料的柔性应力传感器的研制
基于碳纳米材料的柔性应力传感器的研制应力传感器被广泛应用到人类生活的各个领域。为了达到不同的测量效果,制作应力传感器的材料、工艺等也不尽相同。 本文主要探究了基于碳纳米材料(石墨烯、碳纳米管、炭黑)的应力传感器的制备、性能、以及应用。首先,利用鳞片石墨自制了少层石墨烯。 实验中是通过机械剥离的手段将石墨剥离成石墨烯,该方法不仅易于操作,而且安全可靠。从SEM(scanning electron microscope,扫描电子显微镜)和AFM(atomic force microscope,原子力显微镜)的表征结果可以看出,实验室自制的少层石墨烯质量良好,厚度在7nm以内,如果用于应力检测,可以实现高灵敏度的测量。 然后,以自制的石墨烯为导电材料,以印有叉指电极的PET(Polyethylene terephthalate,聚对苯二甲酸乙二醇酯)塑料为基底,制备出了柔性应力传感器。整个制作工艺不仅操作简便,而且简化了性能检测步骤。 通过测试结果,可以看出,制备好的柔性应力传感器,对小范围内 (strain<1.74%)的应力能够实现高灵敏度的测量,GF(gague factor,应变系数)值可达48.7。为了提高应力测量范围,在进一步研究中,将多壁碳纳米管和炭黑结合使用作为导电材料,以弹性氨纶丝为载体,制备出了可拉伸柔性应力传感器。 该实验采用LBL(layer-by-layer,层层自组装)的制备方法,将碳纳米管和 炭黑交替地覆盖在氨纶丝线上,不仅操作简单,而且能够实现碳纳米管和炭黑的均匀覆盖,进而改善应力传感器的性能。制备出来的应力传感器具备以下特点:(1)能够实现大范围(strain<150%)内的应力测量(2)具有较高的灵敏度,GF值可
石墨烯基材料做电极材料的机遇与挑战
石墨烯基材料做电极材料的机遇与挑战近年来,高性能电化学储能装置的需求量大幅上升,于是很多学者都开始投入到对更卓 越电极材料的开发和研究中。在这方面，石墨烯基材料吸引了大量目光。由于能提升现有设备性能，并使下一代设备更实用，石墨烯基材料被看作是前景深远的高性能电极材料。 碳材料广泛应用于不同的储能设备，并发挥着非常重要的作用。然而，由于多孔碳材料和纳米碳材料密度低，高碳含量电极的存储密度也总是很低，因而造成体积能量密度低。 尽管石墨烯也面临同样问题，甚至情况更严重，但经过石墨烯和电极结构设计的可控组合，还是可以得到高密度石墨烯基电极。此外，在许多情况下，组装的集成石墨烯基电极不含任何导电剂和粘结剂，因此能进一步帮助提升体积能量密度。
作为电化学储能装置的潜在电极材料，石墨烯具有许多其他传统碳材料和纳米碳材料所没有的优越性。石墨烯物理结构稳定、比表面积大、导电性良好，对大多数电化学储能装置来说，它几乎是一种完美材料。 此外，石墨烯的输出性能也取得了很多令人瞩目的进步：利用二维层状结构能构建出各种三维结构，还具备可调节的孔隙结构。我们在论文中综述了石墨烯基材料在液态锂离子电池、锂硫电池、锂氧电池、NIB和SC等方面的应用。我们研究发现，将石墨烯应用于这些装置，能大大提高其性能。 石墨烯的几个显著优势如下： 1.石墨烯在实际应用于非碳材料时，是一种有利的碳基材。它应用容易，比表面积大，使得在其表面实现其他活性成分的杂交和均匀散布更加容易，这也极大提高了这些成分的利用率。此外，利用石墨烯在两个活性粒子甚至是整个电极间构建互联的导电网络也是轻而易举。这样的网络有助于提高电极的循环稳定性。 2.通过在装置中使用石墨烯代替传统碳材料，能实现高体积能量密度。石墨烯为高体积能量密度装置的组装提供了潜在解决方案。 3.柔性石墨烯有望制造柔性储能装置。使用石墨烯及其组件可以制备出具有高度柔韧性的集流体，为我们提供了一种取代脆性金属集流体的方法。此外，利用石墨烯还能制备出集成柔性电极，有助于解决在反复弯曲过程中集流体活性材料分离的问题。 除了以上几点，石墨烯相较于传统碳材料还具有多种优越性能，可能有助于促进各种新型电池系统的实际应用。新近研究报告指出，高能室温钠硫电池通过碳/硫复合材料作为电极。我们可以预料，石墨烯可以进一步帮助提升这类电池的性能。还有研究发现，石墨烯基复合材料可作为锌空气电池的高效电催化剂。在种种结果之上，我们不难看出，石墨烯在未来能源储存装置应用中的巨大潜力。
SI4-G柔性压力传感器
?已通过ROHS 认证 笔尖柔性压力传感器 SI4-G SI4-G 柔性压力传感器是苏州能斯达电子科技有限公司融合了纳米敏感材料和先进印刷制程，采用自主独立知识产权最新开发并可以满足客户需求的标准型压力传感器。 标识 尺寸（mm） 长度16敏感区外径5敏感区内径 3.4Pin 脚距离 1.0 尺寸表 尺寸图 产品特性
SI4-G 柔性压力传感器由机械性能优异的超薄膜、优异导电材料和纳米压力敏感层组成。当传感器感知到外界压力时，传感器电导率发生变化，外界压力越大传感器电导率就越高。即传感器零负载时为高阻值显示，当传感器感知外界压力后，阻值会相应变化，力度越大阻值越小。采用简单的电路即可将这种电导率的变化转化为与外界压力相匹配的输出电信号。 力敏特性 注意： 图表中曲线是由在实验室条件下测得的数据绘制而成，曲线关系仅供参考，实际数据请根据具体应用情况安装后测试。 性能参数量程0-500g 厚度<0.25mm 外观尺寸见尺寸表响应点<30g 重复性<±7.7%(50%负载) 一致性±10%耐久性＞100万次初始电阻＞10M Ω(无负载) 响应时间<1ms 恢复时间<15ms 测试电压典型值DC 3.3V 工作温度-20°C -60°C 电磁干扰EMI 不产生静电释放EDS 不敏感 参数表 产品特性
参考电路 参考电路一： 采用分压方式测量。将压力变化在 传感器上产生的电阻值的变化，转 换为电压的变化，Vout为输出电 压，可接到后端电路。 ●根据实际情况选择R1，通常 可取47kΩ~1MΩ； ●无压力时，传感器阻值在 10MΩ以上，等效于断路。 参考电路二： 在分压测量的基础上，增加运算放 大器电路，可提高电压测量分辨 率；增大驱动电流。 ●根据实际情况选择电路参数； ●无压力时，传感器阻值在 10MΩ以上，近似断路。 注意事项 传感器使用时尽量使所受负载均匀，避免尖锐物体直接接触传感器； 超量程使用会降低传感器性能甚至破坏传感器； 力敏特性曲线仅供参考； 传感器端子为铜镀锡材质，可根据需求自行焊接引线。需注意，焊接温度不宜太高，建议不超过300℃，接触时间不超过1秒，以免高温使薄膜衬底融化变形。
【CN109998526A】基于石墨烯电极的12导联透明心电带制备方法及装置【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910277117.7 (22)申请日 2019.04.08 (71)申请人 清华大学 地址 100084 北京市海淀区清华园 (72)发明人 任天令 伍晓明 乔彦聪 (74)专利代理机构 北京清亦华知识产权代理事 务所(普通合伙) 11201 代理人 张润 (51)Int.Cl. A61B 5/0402(2006.01) A61B 5/0408(2006.01) C01B 32/184(2017.01) (54)发明名称 基于石墨烯电极的12导联透明心电带制备 方法及装置 (57)摘要 本发明公开了一种基于石墨烯电极的12导 联透明心电带制备方法及装置，其特征在于，该 方法包括以下步骤：配制石墨烯氧化物溶液；将 石墨烯氧化物溶液滴加到纹身衬底上，以使石墨 烯氧化物溶液在纹身衬底挥发后形成石墨烯氧 化物薄膜；通过激光还原石墨烯氧化物薄膜，形 成石墨烯电极图案；通过水溶液剥离未还原的石 墨烯氧化物薄膜，得到纹身式石墨烯电极；将所 述纹身式石墨烯电极转移至预先布好电路的透 明黏性心电带之上，得到12导联透明心电带。该 方法的多层石墨烯电极与皮肤紧密贴合降低阻 抗，提高信号质量，同时，电极可以转移至预先布 置好的电路的黏性透明带上，方便心电带定位， 心电带还与机器学习配合实现心电信号的实时 判断。权利要求书2页 说明书6页 附图3页CN 109998526 A 2019.07.12 C N 109998526 A
权 利 要 求 书1/2页CN 109998526 A 1.一种基于石墨烯电极的12导联透明心电带制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 配制石墨烯氧化物溶液； 将所述石墨烯氧化物溶液滴加到纹身衬底上，以使所述石墨烯氧化物溶液在所述纹身衬底挥发后形成石墨烯氧化物薄膜； 通过激光还原所述石墨烯氧化物薄膜，形成石墨烯电极图案； 通过水溶液剥离未还原的所述石墨烯氧化物薄膜，得到纹身式石墨烯电极；以及 将所述纹身式石墨烯电极转移至预先布好电路的透明黏性心电带之上，得到12导联透明心电带。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纹身衬底包括支撑层、牺牲层和衬底层。 3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述石墨烯氧化物溶液滴加在所述衬底层上之后，还包括： 通过所述牺牲层遇水溶解，将所述支撑层和所述衬底层分开。 4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过激光还原所述石墨烯氧化物薄膜，进一步包括： 将预设图案输入激光直写平台，并通过所述激光将所述预设图案书写到所述石墨烯氧化物薄膜上，并在激光照射位置形成石墨烯。 5.一种基于石墨烯电极的12导联透明心电带制备装置，其特征在于，包括： 配制模块，用于配制石墨烯氧化物溶液； 处理模块，用于将所述石墨烯氧化物溶液滴加到纹身衬底上，以使所述石墨烯氧化物溶液在所述纹身衬底挥发后形成石墨烯氧化物薄膜； 还原模块，用于通过激光还原所述石墨烯氧化物薄膜，形成石墨烯电极图案； 生成模块，用于通过水溶液剥离未还原的所述石墨烯氧化物薄膜，得到纹身式石墨烯电极；以及 制备模块，用于将所述纹身式石墨烯电极转移至预先布好电路的透明黏性心电带之上，得到12导联透明心电带。 6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括： 检测模块，用于将所述12导联透明心电带贴覆于目标部位上，获取目标部位的心电信号； 信号处理模块，用于接收并放大所述心电信号； 信号显示模块，用于显示所述心电信号；以及 信号分析模块，用于分析判断心电信号。 7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述信号显示模块包括： 无线传输单元，用于通过无线传输将所述心电信号发送至移动终端。 8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述处理模块还用于通过所述牺牲层遇水溶解，将所述支撑层和所述衬底层分开。 9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述还原模块包括： 输入单元，用于将预设图案输入激光的直写平台； 书写单元，用于通过所述激光将所述预设图案书写到所述石墨烯氧化物薄膜上，并在 2
石墨烯基气体传感器的原理及应用
石墨烯基气体传感器的原理及应用 石墨烯中原子之间以sp2键连接在一起，室温下的电子传输有0.3um，是很高的电子迁移率，再加上每个原子因为平铺二维结构都显露在表面，作为气体传感器的气敏材料时，吸附气体分子会引起电子迁移率的变化，根据电阻既电信号的改变，可以测出气体浓度。由此可看出石墨烯材料在气体传感器中的应用可广泛发展。 石墨烯在气体传感器中主要应用于电阻型，这都得益于其高电导率、表面丰富容易修饰的功能集团等优异性能。电阻型气体传感器原型如图5，简单制作流程为：选取适合的绝缘陶瓷作为衬底，在陶瓷表面或附着或生长出石墨烯或者石墨烯-复合材料，接着将引出的电极接到检测电路中即可。 图5 电阻型气体传感器原型示意图【26】 制备石墨烯的方法中，剥离、CVD生长及氧化还原制出的石墨烯材料广泛应用于气体传感器，以下将主要介绍以石墨烯为基底单纯做气体传感器元件的相关原理及过程。 表2 石墨烯及气体传感器对不同气体的测量【26】
2.1 剥离石墨烯气体传感器 机械剥离及化学剥离所得的石墨烯产量较低，少于其他半导体复合材料。此类石墨烯价带为零或接近于零，故其电导率会随表面吸附的少量分子发生明显的变化，其敏感度也相对于宽带隙半导体更高。在最开始的时候，都是用此类方式得到制作气敏传感器的石墨烯材料。此类方式所得的石墨烯还能对不同气体分子产生响应【27,28】，如图6所示。加工石墨烯时，往往先将石墨烯片附着或放置于惰性衬底，然后通过金属热蒸发、电子束蒸发或刻蚀等物理方法在其两端制作电极。 机械剥离法：在HOPG表面运用氧等离子束刻蚀出宽20微米至2毫米、深5微米的槽面，压制于附有光致抗蚀剂的硅或二氧化硅基底。经过焙烧，用透明胶带反复剥离出多余石墨片。而剩在硅晶片上的石墨薄片浸泡于丙酮中，超声清洗，得到厚度小于10纳米片层。最终在原子力显微镜下挑选出厚度仅为几个单原子层厚度的石墨烯片层。这种方法虽可得到微米尺寸的石墨烯片，但由于其产量低，不适合大面积生产及应用。但随后，此方法得到研究并升级，成为制备石墨烯重要方法之一。Novoselov等人【４】用这种方法验证了单层石墨烯可独立存在。MEYER将机械剥离得到的含有单层石墨烯的硅晶片置于刻蚀过的金属架上，用酸腐蚀，成功制备了金属支架支撑的悬空单层石墨烯。他们经研究发现单层石墨烯是平面上有一定高度的褶皱。Schleberger等人【29】将常用二氧化硅基底换为其他绝缘晶体基底(SrTiO3/TiO3/AlO3和CaF2等）制备出厚度远远小于二氧化硅基底制得的石墨烯。该方法还有助于进一步研究石墨烯与基底的相互作用。
柔性电子传感器详解
柔性电子传感器详解 目前，许多智能化的检测设备已经大量地采用了各种各样的传感器，其应用早已渗透到诸如工业生产、海洋探测、环境保护、医学诊断、生物工程、宇宙开发、智能家居等方方面面。随着信息时代的应用需求越来越高，对被测量信息的范围、精度和稳定情况等各性能参数的期望值和理想化要求逐步提高。针对特殊环境与特殊信号下气体、压力、湿度的测量需求，对普通传感器提出了新的挑战。 面对越来越多的特殊信号和特殊环境，新型传感器技术已向以下趋势发展：开发新材料、新工艺和开发新型传感器；实现传感器的集成化和智能化；实现传感技术硬件系统与元器件的微小型化；与其它学科的交叉整合的传感器。同时，希望传感器还能够具有透明、柔韧、延展、可自由弯曲甚至折叠、便于携带、可穿戴等特点。随着柔性基质材料的发展，满足上述各类趋势特点的柔性传感器在此基础上应运而生。 柔性传感器的特点与分类 1、柔性传感器的特点 柔性材料是与刚性材料相对应的概念，一般，柔性材料具有柔软、低模量、易变形等属性。常见的柔性材料有：聚乙烯醇( P V A ) 、聚酯( P E T ) 、聚酰亚胺( P I ) 、聚萘二甲酯乙二醇酯( P E N ) 、纸片、纺织材料等
而柔性传感器则是指采用柔性材料制成的传感器，具有良好的柔韧性、延展性、甚至可自由弯曲甚至折叠，而且结构形式灵活多样，可根据测量条件的要求任意布置，能够非常方便地对复杂被测量进行检测。新型柔性传感器在电子皮肤、医疗保健电子、电工、运动器材、纺织品、航天航空、环境监测等领域受到广泛应用。 2、柔性传感器的分类 柔性传感器种类较多，分类方式也多样化。 按照用途分类，柔性传感器包括柔性压力传感器、柔性气体传感器、柔性湿度传感器、柔性温度传感器、柔性应变传感器、柔性磁阻抗传感器和柔性热流量传感器等；按照感知机理分类，柔性传感器包括柔性电阻式传感器、柔性电容式传感器、柔性压磁式传感器和柔性电感式传感器等。 柔性传感器的常用材料 1、柔性基底为了满足柔性电子器件的要求，轻薄、透明、柔性和拉伸性好、绝缘耐腐蚀等性质成为了柔性基底的关键指标。 在众多柔性基底的选择中，聚二甲基硅氧烷(PDMS成为了人们的首选。它的优势包括方便易得、化学性质稳定、透明和热稳定性好等。尤其在紫外光下粘附区和非粘附区分明的特性使其表面可以很容易的粘附电子材料。很多柔性电子设备通过降低基底的厚度来获得显著的
石墨烯在锂离子电池负极材料中的应用
石墨烯在锂离子电池负极材料中的应用石墨烯(Graphene)是一种仅由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型晶格的平面薄膜，亦即只有一个碳原子厚度的二维材料。相比其他炭材料如碳纳米管，石墨烯具有独特的微观结构，这使得石墨烯具有较大的比表面积和蜂窝状空穴结构，具有较高的储锂能力。此外，材料本身具有良好的化学稳定性、高电子迁移率以及优异的力学性能，使其作为电极材料具有突出优势。与碳纳米管类似，纯石墨烯材料由于首次循环库仑效率低、充放电平台较高以及循环稳定性较差等缺陷并不能取代目前商用的炭材料直接用作锂离子电池负极材料。随着制备技术的发展，通过控制石墨烯片层间的间距，防止固体电介质层的形成大量消耗锂离子，并合理平衡缺陷结构与“死锂”的产生也许是石墨烯材料进一步向实用化材料发展的方向之一。 1.硅-石墨烯基复合材料在锂电池负极材料中的应用 石墨烯也是对硅负极进行改性的重要骨架材料。它能够提供自由空间来缓冲充放电过程中的体积效应，保证脱嵌锂过程中材料结构的完整性；同时，石墨烯片层间能形成稳定的导电网络，从而提高电极的储锂性能。Lee等将纳米硅颗粒高度分散在石墨烯薄片上，然后进行热处理还原得到硅-石墨烯复合材料，电化学测试表明，该复合材料经过50个循环后，容量大于2200mA·h/g，200个循环后容量大于1500mA·h/g，每个循环的衰减率小于0.5%。该复合材料优异的电化学性能得益于纳米硅颗粒均匀分散在柔韧的石墨烯层间，不仅改善了硅的电子电导，而且有效缓冲了硅的体积效应。 高鹏飞通过喷雾干燥技术将二维的石墨烯加工成具有三维结构的导电网络，同时将纳米硅粉包裹在其内部空腔内，得到了一种“包裹型”硅碳复合材料。该材料具有高达1525mA·h/g 的比容量和较好的循环稳定性。这得益于硅与石墨烯的协同效应，纳米硅粒可分隔石墨烯层，防止其堆叠失效；而石墨烯层可以缓冲硅的体积效应，其导电网络结构可改善活性硅颗粒的电接触，维持材料结构稳定。Ma等通过喷雾干燥法合成具有浴花形状的硅-石墨烯复合材料（见图1）。电化学测试表明，该复合材料的首次充放电容量分别为2174mA·h/g和1252mA·h/g，经过30个循环后，可逆容量仍保持在1500mA·h/g以上。其优异的电化学性能归因于这种特殊的浴花状结构以及石墨烯与纳米硅颗粒之间的协同作用，石墨烯提供足够的空间来缓冲充放电过程中硅的体积变化，并防止硅颗粒的聚集。此外，高导电性的石墨烯包裹活性纳米硅颗粒，从而保持其循环过程中稳定的电接触。
聚酰亚胺集成石墨烯透明电极助力柔性有机太阳能电池
聚酰亚胺集成石墨烯透明电极助力柔性有机太阳能电池 随着柔性电子行业的不断发展，柔性有机太阳能电池由于具有轻质、廉价、易加工等优势以及在柔性可穿戴能源期间方面展现的巨大潜力而受到广泛关注。然而，目前柔性有机太阳能电池效率较基于刚性基底制备的刚性电池仍有较大差距，主要原因之一是基于塑料基底制备的柔性透明电极在面电阻、透光率、可加工性以及稳定性等方面受到极大限制。因此，发展具有优异的光学和电学性能、低表面粗糙度以及高机械和热稳定性的透明电极，对促进柔性有机太阳能电池发展尤为关键。 近日，一种聚酰亚胺-石墨烯(PI@GR)新型透明电极应用于柔性有机太阳能电池，实现了15.2%的光电转换效率，是迄今为止报道的柔性有机太阳能电池的最高数值。其中，PI作为石墨烯的载体膜和石墨烯电极的基底，为电极提供了比较高的热稳定性。层层紧密接触的多层石墨烯组装改善了电极与基材之间的附着力，提高了电极的机械稳定性。同时，此方法制备的石墨烯电极表面呈现超洁净超光滑的表面特征，其光透过率高达92 %，电阻低至83 Ω/sq，超光滑的电极表面也有利于降低电池界面缺陷，从而助力高效柔性有机太阳能电池的构筑。
图1高导电性PI@GR柔性透明电极制备流程 以聚酰胺酸(PAA)亚胺化法合成的无色聚酰亚胺(cPI)（图1A）因其良好的热稳定性、良好的柔韧性和较高的透光率，在光电器件中作为柔性衬底具有巨大的应用潜力。因此本工作中采用PI作为柔性基底制备了石墨烯柔性透明电极（PI@GR），其制备过程如图1B所示：作者首先通过CVD法在Cu基底上生长高质量石墨烯，再直接在石墨烯上旋涂PAA经固化后获得无色透明PI，之后刻蚀掉Cu获得单层聚酰亚胺-石墨烯薄膜。如此经过逐层重复组装，获得适用于柔性有机太阳能电池的高导电性PI@GR柔性透明电极。
石墨烯基超级电容器电极材料研究进展..
**大学研究生课程考试（查）论文2014——2015学年第二学期 《石墨烯基超级电容器电极材料研究进展》 课程名称：材料化学 任课教师： 学院： 专业： 学号： 姓名： 成绩：
石墨烯基超级电容器电极材料研究进展 摘要：超级电容器是目前研究较多的新型储能元件，其大的比电容、高的循环稳定性以及快速的充放电过程等优良特性，使其在电能储存及转化方面得到广泛应用。超级电容器的电极材料是它的技术核心。石墨烯作为一种新型的纳米材料，具有良好的导电性和较大的比表面积，可作为超级电容器的电极材料。利用其他导电物质对石墨烯进行改性和复合，可以在保持其本身独特优点的同时提高作为电极材料的导电率、循环稳定性等其他性能。本文对近年来石墨烯基电极材料在两种不同类型超级电容器中的应用研究进行了综述。 关键词：超级电容器；石墨烯；导电聚合物；金属氧化物 随着人类社会赖以生存的环境状况的日益恶化，过多的CO2排放造成气候变化不稳定，人们对能源的开发和研究重点已经转移到绿色能源（如太阳能、风能等）上面[1, 2]，但是它们是靠大自然的资源来储能和转化能量的，其发电能力极大程度要受到自然环境以及季节变化的影响，如果被广泛应用于日常生活，有很多不稳定性，这也是目前太阳能、风能领域的瓶颈。超级电容器，又称作电化学电容器，是一种既稳定又环保的新型储能元件。它具有充电时间短、使用寿命长、功率密度高、安全系数高、节能环保、低温特性好等优点。超级电容器在现代科技、工业、航天事业方面的应用都十分广泛，它代表了高储能技术的一次突破。目前，国内在相关方面做了许多研究，并实现了商业化生产。但是，它们的广泛应用还存在，例如，能量密低、成本过高等问题。 从原理出发，超级电容器可分为双电层电容器和法拉第赝电容器两类。两者均是由多孔双电极、电解质、集流体、隔离物4部分所构成（超级电容器结构如图1所示）。为了减小接触电阻，要求电解质和电极材料紧密接触；隔离物的电子电导要低，离子电导要高，以保证电解质离子顺利穿透。双电层电容器是利用双电极和电解质组成的双电层结构来实验充放电储能的。当在两电极上施加电压，电解质被电离产生正负离子，由于电荷补偿，正离子移向负电极，负离子移向正电极，这样就在电极与电解质界面处产生双电层。由于这个双电层是由相反电荷层构成，如同普通平板电容器一样，但是此双电层间距很小，是原子尺寸量
当石墨烯遇上气体传感器 简直绝配
当石墨烯遇上气体传感器简直绝配 气体传感器，可用于检测可燃，易燃和有毒气体的设备，和/或氧的消耗.这种类型的装置也被广泛用于工业或灭火。各种材料如无机半导体，共轭聚合物和碳纳米材料已探索到制造气体传感器中。 在这其中，基于石墨烯的气体传感器最近引起了强烈的关注。作为气体传感器的传感材料，石墨烯的优异性能具有种独特而有吸引力。 首先，石墨烯具有大的理论比表面积（2630 M2G≤1）。单层石墨烯片的所有原子可以被认为是表面原子和它们能吸附气体的分子，提供每单位体积的最大感测区域。其次，石墨烯片之间的相互作用和吸附可能因微弱的范德华力，以强大的共价键。所有这些相互作用的扰动将石墨烯的电子系统，该系统可以容易地MONI-tored通过方便的电子方法。第三，石墨烯的电荷载流子有静止质量为零靠近其狄拉克点和石墨烯在室温下表现出显着的高载流子迁移率，使得石墨烯比银导电并具有在室温下的物质中是最低的电阻率。 另外，石墨烯具有固有的低的电噪声，由于其高品质的晶格连同其二维结构，使得它能够屏蔽比一维对应更多的电荷波动。其结果是，少量的额外的电子可引起石墨的电导率有明显的变化。一个非常小的变化所引起的气体吸附的石墨烯片的电阻甚至下降到了分子水平是可检测的。而且，石墨烯片，也可用于制造四点式设备，以有效地消除接触电阻的影响。化学转化的石墨烯还可以在大规模的成本相对较低合成。实际上，石墨烯材料已广泛用于检测有毒和爆炸性气体。 石墨烯的结构 如图所示，石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一个碳原子厚度的二维材料。 石墨烯的特性 石墨烯吸附目标气体后其电导率发生变化，通过确定电导率变化及目标表气体浓度间的变化关系，就可以通过测量石墨烯的电导率变化从而测得目标气体的浓度。它属于一种电阻
石墨烯柔性压力传感器
石墨烯柔性压力传感器 传感技术被认为是21世纪科学技术发展的重要组成部分，传感技术、计算机技术和通信技术被称为现代信息产业的三大支柱，广泛应用于电子、航天航空、国防、科研等领域。 石墨烯因其优异的电学和力学性能成为科研的热点，近年来由于石墨烯在柔性基底材料和导电材料方面的进展和突破，使石墨烯柔性压力传感器拥有更多更优异的性能，如传感器质量更轻、使用更方便、灵敏度更高、稳定性更好等。 一、石墨烯柔性压力传感器原理 石墨烯柔性压力传感器是用石墨烯作为柔性基底材料。基底材料对于传感器而言是作为支架而存在的，同时因石墨烯优异的物理特性、晶格结构，使石墨烯基底材料具有高电子迁移率和很好的拉伸性。 石墨烯薄膜是柔性传感器的核心，生长参数的设置会影响石墨烯的质量以及层数，所以必须严格的控制石墨烯的生长参数。相较于单层的石墨烯而言，少层石墨烯的稳定更好，能够提高传感器的检测范围。因此制备少层石墨烯薄膜作为柔性传感器的敏感层。
石墨烯复合材料的压力传感器 二、柔性压力传感器的分类 柔性压力传感器一般是用柔性基底材料和敏感材料制备，敏感材料作为柔性压力传感器的核心部分，必须具有很好的导电性、柔性以及机械强度。随着材料科学和力学研究的进步，传感器的敏感材料从最初的硅到现在以碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯为主的纳米材料，因纳米材料具备很好的柔性、很高的的机械强度、良好的导电性等特性成为最炙手可热的柔性传感器敏感材料，因此石墨烯成为21世纪研究最广泛的纳米材料。 1、电阻式柔性压力传感器 电阻式柔性压力传感器是将感知的压力值大小转化为电阻值或者电压值输出的器件。按照电阻式压力传感器的工作机理可以分为两类：应变式和压阻式。应变式压力传感器受力产生形变，引起电阻值发生变化。 压阻式压力传感器的工作机理：传感器受到压力后敏感元件发生形变导致传感器的电阻也发生改变，再通
石墨烯传感器研究进展
石墨烯传感器的研究进展 摘要 本文论述了石墨烯电化学和生物传感器的研究进展，包括石墨烯的直接电化学基础、石墨烯对生物小分子的电催化活性、石墨烯酶传感器、基于石墨烯薄膜 和石墨烯纳米带的实用气体传感器（可检测Ｏ 2、ＣＯ和ＮＯ 2 ）、石墨烯ＤＮＡ传 感器和石墨烯医药传感器（可用于检测扑热息痛）。 2004年，英国曼彻斯特大学ＡｎｄｒｅＫ．Ｇｅｉｍ等以石墨为原料，通过微机械力剥离法得到一系列叫作二维原子晶体的新材料———“石墨烯（Ｇｒａｐｈｅｎｅ）”。 石墨烯是碳纳米材料家族的新成员，具有二维层状纳米结构，室温下相当稳定。由于在石墨烯中碳原子呈ｓｐ２杂化，贡献剩余一个ｐ轨道上的电子形成了大π键，π电子可以自由移动，使石墨烯具有优良的导电性、新型的量子霍尔效应以及独特的超导性能。石墨烯对一些酶呈现出优异的电子迁移能力，并且对一些小分子（如H2O2、ＮＡＤＨ）具有良好的催化性能，使其适合做基于酶的生物传感器，即葡萄糖传感器和乙醇生物传感器。在电化学中应用的石墨烯大部分都是由还原石墨烯氧化物得到的，也称为功能化石墨烯片或者化学还原石墨烯氧化物，这种物质通常有较多的结构缺陷和官能团，在电化学应用上具有优势。 碳是电化学分析和电催化领域应用最广的材料。例如，碳纳米管在生物传感器、生物燃料电池和质子交换膜（ＰＥＭ）燃料电池方面有着良好的性能。基于石墨烯的电极在电催化活性和宏观尺度的导电性上比碳纳米管更有优势。因此，在电化学领域，石墨烯就有了大展身手的机会。石墨烯在电化学传感器上的应用有以下优点：①体积小，表面积大；②灵敏度高；③响应时间快；④电子传递快； ⑤易于固定蛋白质并保持其活性；⑥减少表面污染的影响。 １石墨烯的电化学基础 为了更好地了解碳材料在电化学领域的应用，有必要研究决定碳电极的几种重要参数的基本电化学行为，即电化学位窗口、电子迁移速率、氧化还原电位等。 ＺｈｏｕＭｉｎｇ等报道称石墨烯在０．１ｍｏｌ／ＬＰＢＳ（ｐＨ为７．０）中具有大约２．５Ｖ的电化学电位窗口，这与石墨、玻碳、甚至掺杂硼的金刚石电极相似，但是，从交流阻抗谱来看，石墨烯对电荷迁移的阻力比石墨和玻碳电极对电荷迁移的阻力小。 Ｔａｎｇ等通过氧化还原电对的循环伏安法研究了石墨烯的电子迁移行为，如具有良好氧化还原峰的３－／４－和３＋／２＋。在循环伏安法中所有阴阳两极的峰值电流都与扫描速率的平方根呈线性关系，表明石墨烯电极的氧化还原过程主要是由扩散控制的。在ＣＶｓ（循环伏安法）中，石墨烯中一个电子迁移的氧化还原电对的峰值电位差（ΔＥｐ）非常低，很接近于５９ｍＶ的理想值，比玻碳电极的小很多；另外，３－／４－的峰值电位差为６１．５～７３ｍＶ
石墨烯透明电极
柔性光电子器件，如有机发光二极管与太阳能电池，已经引起了越来越多研究者的关注。而其中用到的电极材料也需要具备柔性，轻便，低成本等特点，同时可以大批量地生产。 目前主导光电子器件的氧化铟锡（ITO）电极由于机械稳定性差，而且铟资源的日益缺少导致其成本的不断提高。所以急需寻求一些可替代的环保的电极材料。过去几十年研究者们尝试了大量的新型电极材料，比如纳米碳管、金属网格与金属纳米线网等。最近，由于其高导电性、透明性、可弯曲性、空气与高温稳定性，石墨烯作为一种新型的柔性电子学与电极材料得到广泛认同。 迄今为止制备石墨烯透明电极有两种方法：一种是把石墨烯氧化物溶液旋涂在基底上，然后在高温下还原；另一种是利用化学气相沉积法（CVD）的方法在金属镍或者铜表面催化生长石墨烯，然后再转移到不同的基底上。前一种方法很容易制成薄膜，但是需要1000℃高温，所以对很多基底都不合适，像玻璃与聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）分别在500℃与250℃左右就开始融化。后一种方法尽管不需要太高温度，却要使用复杂的CVD设备，同时还需要转移石墨烯膜的额外程序。因此开发一种低成本、高产出，同时不需高温处理、真空设备与膜转移步骤的方法来制备石墨烯透明柔性电极很有必 要。 香港理工大学纺织制衣系郑子剑教授的研究组与陶晓明教授合作，发展了一种简便的制备高质量石墨烯复合电极（graphene composite electrode, GCE）的方法。他们首先制备磺酸化修饰的石墨烯氧化物，再进行原位水合肼还原，得到大量（克级）径向尺寸大于50微米、并具有良好水溶性的石墨烯片。将此石墨烯的溶液进一步用导电聚噻吩（poly(3,4-ethylenedioxythiophene): polystyrenesulfonate，PEDOT: PSS）掺杂所得到的石墨烯复合溶液，能够很好地旋涂在玻璃或者PET 的基底上。然后只需要在150℃下退火，便可以得到高导电率（80 Ω sq ? 1）和高透光率（80%）的石墨烯复合材料透明电极。在1000次弯曲测试中，电极显示了极好的稳定性，导电性没有明显降低。 使用该电极制备的有机发光二极管在发光效果上也比基于ITO电极的器件高出2倍。
石墨烯-负极
Silicon-graphene battery triples lithium ion batteries density 28/10/2012 Batteries, System Operator Electric car range could triple with silicon-graphene breakthrough in lithium batteries. A new lithium-ion battery designed by CalBattery, with a silicon-graphene anode, promises a dramatic energy density breakthrough, according to a news release issued by the company on Friday. Energy density is the key measure of electric car batteries to determine driving range and ultimately the usefulness of the vehicle. It was the energy density improvements of lithium-ion batteries that enabled the resurgence of electric cars. But the current crop of lithium ion batteries do not allow for enough energy storage, and driving range, at a low enough cost, to get past the “too expensive” sniff test that is hindering electric car adoption today. The company is a finalist in the Dept of Energy?s 2012 Start UP America?s Next Top Energy Innovator challenge. Independent test results using full-cell lithium-ion battery cells designed by CalBattery demonstrate an energy density of 525 watt-hours per kilogram, and a specific anode capacity of 1,250 mili-amp-hours per gram.Most commercial batteries have an energy density in the 100-180 watt-hours per kilogram range, and specific anode capacity in the 325 mili-amp-hours per gram range.
柔性薄膜压力传感器规格书ZNX-01
苏州能斯达电子科技有限公司 ?已通过ROHS 认证 柔性薄膜压力传感器 ZNX-01 超薄柔软，厚度小于0.45mm 便于集成 响应速度快、分辨率高 寿命长，耐弯折，通过100万次以上按压测试 检测电路简单 防水、防潮、透气 不同尺寸外形传感器可定制 ZNX-01柔性薄膜压力传感器是苏州能斯达电子自主知识产权研发，采用印刷技术在柔韧轻薄衬底材料上印刷压力敏感纳米功能材料，实现足底压力的分布式检测。 ZNX-01是基于电阻式传感器，输出电阻随着施加于传感器表面压力的增大而减小，通过特定的压力-电阻关系，可以测量出压力大小。将ZNX-01传感器置于鞋底，能够检测出人体站立和行走时的足底压力，检测数据可用于足底压力分析。 尺寸规格 单位：mm 产品特点 产品描述
接口定义 性能指标 项目参数 型号ZNX-01 量程10kg 厚度小于0.45mm 外观尺寸41码（其他尺寸大小可以定制） 响应点400g 耐久性＞100万次 初始电阻＞10MΩ(无负载) 响应时间<1ms 恢复时间<15ms 测试电压典型值DC3.3V 工作温度-20℃-60℃ 电磁干扰EMI不产生 静电释放ESD不敏感 力敏特性 以下为柔性薄膜压力传感器ZNX-01中一个点的压力-电阻值变化曲线图。图表显示了全部电阻范围内的压力-电阻值关系。 注意： 图表中曲线是在特定的条件下测得的数据绘制而成，曲线关系仅供参考，实际数据请根据具体应用情况安装后测试。
参考电路 图示电路中ZNX-01是以前文接口定义中的左脚传感器图示为例，本图中传感器座1#~10#引脚对应A~J。输出信号Vout 的标号1~10对应接口定义图中的1~10个检测点。 图中电路是用电阻分压原理测量传感器电阻值，根据测量到的Vout 电压值和分压电阻值计算传感器敏感点受力后的电阻值。再根据压力-电阻曲线可计算出压力值。 特别的，如果将Vout 接到MCU 的ADC 端口，通过标定算法，可将采集到的AD 值和压力值对应起来，从而无需计算中间过程量（电压值、电阻值）。 如果对信号的输出阻抗有特殊要求，可在Vout 后端增加运放电路。
石墨烯电极的制作及电化学性质的测定
石墨烯电化学性质的测定 摘要:本实验以石墨为原料，通过改进的Hummers方法制备氧化石墨，在水中超声分散后得到石墨烯水溶胶，肼还原得到石墨烯聚集物。采用循环伏安法研究了样品的充放电性能。结果表明：石墨烯可以作为电极材料，并且具有一定的吸附能力。 关键词：石墨烯循环伏安法电化学性质 The preparation of graphene and its eletrochemical performance Abstract: Graphene was oxidized graphite with modifed Hummer’s method and made into aqueous colloid oxidized graphene layers.The graphene was gotten by reducing the graphene layers with https://www.360docs.net/doc/5a5732562.html,ing the cyclic voltammetry method investigates the electrochemical performance. The results show that graphene can be used as electrode materials, and it has absorption capacity. Key words：graphene; cyclic voltammetry method; electrochemical performance 一．前言： 石墨是由碳原子组成的二维网状结构的有序堆积而成的晶体。单层的网状平面在自然界中并不能稳定存在。2004年Novoselov用机械的方法成功将石墨烯
柔性阵列式压力传感器的发展现状简介
航天器环境工程第26卷增刊112 SPACECRAFT ENVIRONMENT ENGINEERING 2009年12月柔性阵列式压力传感器的发展现状简介 杨 敏，陈 洪，李明海 （中国工程物理研究院总体工程研究所，绵阳 621900） 摘要：文章在介绍柔性阵列式压力传感器工作原理的基础上，概述了其国内外发展现状。着重介绍了美国Tekscan公司开发的基于矩阵的传感器技术和应用实例，以及中科院合肥智能机械研究所有关柔性传感器的研究现状、产品的性能指标等。文章的工作旨在为层合结构预紧接触压力/间隙测量选择有效、可行的测量系统。 关键词：压力传感器；柔性阵列；接触压力测量 中图分类号：V416.2 文献标识码：A 1 引言 物体间接触应力的测量与分析在许多行业的研究和发展中起着极其重要的作用，接触应力的理论与试验研究也一直是工程和力学的热门课题[1]。由于接触应力的理论分析很难准确，定量地应用于实际问题也有难度, 因而研制设计一种能直接测定接触界面力学参数的装置，实时地测量2个物体在接触面上的压力和应力的分布信息具有重要的意义。 柔性阵列式压力传感器，可用于任意2个柔性或柔/刚接触面表面作用力的分布检测，一般为平面结构。它不仅具有普通阵列式传感器的优点，还具有良好的柔韧性，可以自由弯曲甚至折叠，能够方便地对复杂表面形状的零件进行检测，广泛应用于接触式测量、无损检测、机器人、生物力学等领域[2]。 2 柔性阵列式压力传感器工作原理 柔性阵列式压力传感器属于电阻式传感器，其工作原理与普通电阻式传感器基本相同。即接触力作用在力敏电阻元件上，力敏电阻元件将物理量转化为电阻变化，通过变换电路又转换为电压变化从而得到相关的力信息[3]。现以美国Tekscan公司所研制的柔性阵列式压力传感器为例，对其工作原理进行简单介绍。标准的Tekscan压力传感器由2片很薄的聚酯薄膜组成，一片薄膜的内表面铺设若干行的带状导体，另一片内表面铺设若干列的带状导体；导体本身的宽度以及行间距可以根据不同的测量需要而设计；导体外表有特殊的压敏半导体材料涂层。当2片薄膜合为一体时，大量的横向导体和纵向导体的交叉点就形成了压力感应点阵列。当外力作用到这些感应点上时，半导体的阻值会随外力的变化而成比例变化，由此来反映感应点的压力值。当压力为0时，阻值最大；压力越大，阻值越小，从而可以反映出两接触面间的压力分布情况。通过扫描和测量每一个施力单元的电阻变化，确定表面力的幅值和时间特征，使用Tekscan的配套分析软件，得到实时二维或三维图像。传感器结构见图1，测量电路见图2[4]。 图1 Tekscan传感器结构 图2 测量电路简图
柔性材料与可穿戴电子传感器前景资料报告.docx
柔性材料与可穿戴电子传感器前景资料报告通过这个学期的学习我对柔性材料和电子传感器有了一些了解。 一：柔性与柔性材料 1.1柔性材料的定义 柔性英文为Flexible，也可解释为挠性，是相对刚性而言的一种物体特性。挠性是指物体受力后变形，作用力失去之后物体自身不能恢复原来形状的一种物理性质。而刚性物体受力后，在宏观来看其形状可视为没有发生改变。弹性是指物体受力后变形，作用力失去之后物体自身能恢复原来形状的一种物理性质。其侧重物体的变形结果，而挠性侧重物体自身性质。因而柔性材料是指可伸缩，弯曲，扭转，变形而不失去性能的材料。通过这一性能我们可以得到许多延展性及曲度很高的电子材料。在查阅资料的过程中我还了解到了一种与本课题有关的但是处于初步阶段的电子技术——柔性电子技术。 1.2柔性材料的发展前景 柔性电子可概括为是将有机/无机材料电子器件制作在柔性/可延性塑料或薄金属基板上的新兴电子技术，以其独特的柔性/延展性以及高效、低成本制造工艺，在信息、能源、医疗、国防等领域具有广泛应用前景，如柔性电子显示器、有机发光二极管OLED、印刷RFID、薄膜太阳能电池板、电子用表面粘贴(Skin Patches)等。与传统IC技术一样，制造工艺和装备也是柔性电子技术发展的主要驱动力。柔性电子制造技术水平指标包括芯片特征尺寸和基板面积大小，其关键是如何在更大幅面的基板上以更低的成本制造出特征尺寸更小的柔性电子器件。柔性电子技术有可能带来一场电子技术革命，引起全世界的广泛关注并得到了迅速发展。美国《科学》杂志将有机电子技术进展列为2000年世界十大科技成果之一，与人类基因组草图、生物克隆技术等重大发现并列。美国科学家艾伦黑格、艾伦·马克迪尔米德和日本科学家白川英树由于他们在导电聚合物领域的开创性工作获得2000年诺贝尔化学奖。西方发达国家纷纷制定了针对柔性电子的重大研究计划，如美国FDCASU计划、日本TRADIM计划、欧盟第七框架计划中PolyApply和SHIFT计划等，仅欧盟第七框架计划就投入数十亿欧元的研发经费，重点支持柔性显示器、聚合物电子的材料/设计/制造/可靠性、柔性电子器件批量化制造等方面基础研究。 在最近的10年间，康奈尔大学、普林斯顿大学、哈佛大学、西北大学、剑桥大学等国际著名大学都先后建立了柔性电子技术专门研究机构，对柔性电子的