成果简介
本文，温州大学Cheng Zhang等研究人员《ACS Appl. Nano Mater》期刊发表名为“Flexible Strain Sensor Based on Copper/Graphene Composite Films”的论文，研究分析了一种具有扭转低干扰、防水和自粘特性的柔性应变传感器，该传感器以铜/石墨烯微裂纹复合膜作为应变敏感层，以自粘硅胶作为防水和自粘层。该传感器具有响应范围广（应变能力高达 110%）、灵敏度高（测量系数为 847.87（92% < ε < 110%））、传感耐久性好（在 25% 应变下的响应周期为 10000 次）等特点，并能检测超小应变（0.2% 应变）。此外，该传感器在不同应变水平（0%-40%）和状态（未扭转、扭转 90° 和扭转 180°）下表现出相似的实时动态响应，表明其具有扭转低干扰的特性。此外，自粘性硅胶可使传感器直接粘附在皮肤表面，减少运动伪影，提高水下活动时监测复杂应变状态的准确性。因此，该柔性应变传感器有望成为水下使用的下一代柔性应变传感器。
图文导读
图1.MGCC传感器的工作原理
图2.MGCC传感器的表征
图3.MGCC的传感性能
图4.MGCC传感器的扭转和自粘测试
图5.MGCC传感器的防水测试
图6.用于人体运动检测的MGCC传感器
小结
本研究提出了一种高灵敏度的应变传感器，该传感器具有扭转、低干扰、自粘性和防水性。传感器设计基于裂纹桥接机制，该机制包括将石墨烯薄膜掺入铜膜中。这种设计有效地解决了与基于裂纹的应变传感器相关的响应范围有限和重复性差的问题。此外，敏感膜上覆盖有硅胶，具有防水和自粘性能。此外，这种涂层限制了裂纹岛的扩展自由度，允许裂纹岛之间更好地断开和重新连接，从而提高传感器的整体性能。
鉴于这些机制，MGCC应变传感器表现出高达847.87（92%< ε <110%）的应变系数，110%的宽响应范围和25%应变下10000次循环的稳定动态响应。此外，它还可以检测超小应变（0.2%应变）。此外，该应变传感器在小于 40% 的应变拉伸下对 0°–180° 的扭转敏感度低，表明它具有一定程度的扭转低干扰。它还展示了凹凸应变的准确分辨率。因此，MGCC传感器可用于监测水下活动、人体生理和运动。该传感器的出色性能使其成为电子皮肤、水下机器人和医疗保健应用的有前途的候选者。
文献：https://doi.org/10.1021/acsanm.3c04551
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