成果简介
用于监测人体运动的压力传感器越来越受到关注，运动监测领域迫切需要具有良好灵活性和高灵敏度的可穿戴设备。本文，北京化工大学陈轲 讲师、潘凯 研究员团队在《ACS Appl. Nano Mater》期刊发表名为“Flexible Laser-Reduced Graphene with Gradient-Wrinkled Microstructures for Piezoresistive Pressure Sensors”的论文，研究结合预拉伸和激光还原策略制作了一种基于石墨烯的压力传感器。这种方法不仅使氧化石墨烯层具有梯度皱褶结构，还引入了膨胀多孔结构。多级微孔梯度皱缩结构使传感器具有宽检测范围（33 Pa-6.67 kPa）、低检测限（33 Pa）和高灵敏度（125.9 ± 10.8 kPa-1）。此外，该传感器还具有良好的机械稳定性和较短的响应时间。更重要的是，所制备的传感器在监测大范围运动（如手指和手腕的弯曲运动）方面的潜在应用得到了证实。
图文导读
图1.（a） 制造GW&LrG薄膜的示意图;GW&LrG-80%薄膜的SEM图像（b1） 小皱纹区，（b2） 中等皱纹区，以及 （b3）分别出现大皱纹区;（c）GW&LrG-80%薄膜的柔韧性图示。
图2.（a） GW&LrG-80%和（b） GW&GO薄膜的SEM照片;（c） GW&LrG-80%和（f） GW&GO薄膜的横截面SEM照片;（d） GW&LrG-80%和（g） GW&GO薄膜的高倍率图像;以及（e） GW&LrG-80%和（h） GW&GO薄膜的C 1s区域的高分辨率XPS光谱。
图3.（a） GW&LrG传感器的结构图;（b） GW&LrG-50%、（c） GW&LrG-80% 和 （d） GW&LrG-100% 传感器的 I-V 测试;（e） 不同应变比下传感器的灵敏度;（f） 在0.333 kPa下，不同应变比的3种压力传感器的响应;（g）传感器与其他已发表文章的灵敏度比较图。
图4.（a） GW&LrG-80%传感器在不同压力下的I-T曲线;（b–d） GW&LrG-80%压力传感器的相应响应和恢复时间;（e） 传感器的耐久性测试;（f）GW&LrG传感器的机理分析。
图5.GW&LrG传感器在监测大范围人体运动中的应用。（a，b）手指和手腕屈曲活动及其信号反应;（c） 手势所代表的数字及其信号响应;（d-f）“OK”、“STOP”、“victory”手势及其信号响应。
小结
总之，我们通过简单的 PS&LR 方法制造出了柔性梯度皱纹石墨烯压阻传感器。由于结构独特，柔性压阻传感器在低压阻范围（0.033-0.333 kPa）内具有 125.9 ± 10.8 kPa-1 的优异灵敏度，在大压阻范围（0.333-6.67 kPa）内具有 42.8 ± 7.6 kPa-1 的高灵敏度。传感器的最低检测限为 33 Pa，并且在疲劳测试超过 5000 次后仍能保持初始机械稳定性。所制备的压阻传感器可用于测试手指弯曲和手势识别，如手势所代表的数字。简而言之，这项工作提供了一种制造高性能压阻传感器的实用方法，该传感器具有在广泛的人类活动监测和手势识别中应用的潜力，为信息传输开辟了新的可能性。
文献：https://doi.org/10.1021/acsanm.4c02725
本文来自材料分析与应用，本文观点不代表石墨烯网立场，转载请联系原作者。
