浙江大学《ACS ANM》：直接墨水书写3D打印法制备石墨烯柔性传感器，用于呼吸和气流监测

成果简介

柔性器件已迅速开发并应用于各种应用。然而，关于可打印的石墨烯传感器的报告很少，这些传感器具有能够进行呼吸和气流监测的定制结构和特性。本文，浙江大学陈星副教授团队、Ming-Wei Chang在《ACS Appl. Nano Mater.》期刊发表名为“Graphene-Based Flexible Sensors for Respiratory and Airflow Monitoring”的论文，研究报道了一种基于石墨烯的锥形微点阵列（GSCA）柔性传感器，采用直接墨水书写3D打印方法制成，用于实时个人信号和空气耦合检测。

通过调整打印参数，传感层具有微点特征的GSCA 3D结构可以提供低于60 ms的快速响应，并将灵敏度提高32.4%（26-78 kPa）、800%（78-102 kPa）和600%（102-160 kPa）。该传感器具有11.4 Pa的低检测限和较大的检测范围，线性灵敏度为1.4–509 kPa。两个相邻微点之间的蜘蛛腿状微/纳米纤维有助于电子传输和气流传感。结果表明，基于石墨烯的点传感器在识别空气强度以及呼吸和气流方向方面的可行性。GSCA在实时个人监控中的进一步验证证明了多任务可穿戴传感器的潜力。

图文导读

图1.具有GSCA的石墨烯基传感器的DIW和工艺参数评估

图2.PEO/PANI/G 印刷传感膜的 FTIR、EDS 和 SEM 结果

图3.GSCA的基本工作原理和机电性能

图4.GSCA的机电性能分析

图5.全印刷GSCA的应用。

图6.使用 GSCA 进行气流检测

小结

总之，DIW方法已被用于实现基于石墨烯的柔性传感器，其GSCA用于可穿戴和气流监测。研究证明，GSCA是精确监测脉搏、呼吸等。传感器还可以根据一次刺激下的峰值数区分瞬态压力和稳压。最后，DIW打印的CAGS已被证明能够识别气流耦合剂应用的气流强度和方向。

文献：https://doi.org/10.1021/acsanm.3c01541