MEMS

首要挑战是悬浮石墨烯结构的制备良率较低，特别是在制备悬浮单层石墨烯结构时，产率普遍不高。为提高悬浮石墨烯的制备良率，需要持续优化CVD生长工艺，以获得晶界更少的大尺寸石墨烯晶粒。其次是器件稳定性和可靠性有待提高。为应对这一问题，需要采取有效措施保护石墨烯免受环境影响，例如使用h-BN、Si₃N₄、Al₂O₃或基于PMMA的聚合物进行封装保护。此外，在单一制程中实现多类型悬浮传感器的制备工艺开发也是一个重要挑战。其它需要解决的问题还包括高性能电子读出电路的开发、器件封装以及可靠性评估等方面。

与传统的硅振膜不同，石墨烯能够检测微小声音，可能导致更高的信噪比。这是因为输入到相关集成电路（ASIC）的信号高，且在放大过程中增加的任何噪声由于放大幅度较低而可以进一步减轻。这一优势还允许减小尺寸，使得能够生产更小的MEMS麦克风而不降低性能——开创了紧凑而强大声学设备的新时代。此外，尽管张力和刚度低，但提出的多层石墨烯振膜具有与现有ASIC技术兼容的拉入电压。这表明其未来集成到当前批量生产制造中的积极前景。

在这项工作中，作者开发了一款具备波浪状海豹胡须结构的3D 打印石墨烯压阻式 MEMS 传感器，以解释海豹胡须结构对涡流的灵敏性。这些传感器还被用于测量两类海豹胡须，包括斑海豹和灰海豹胡须的固有频率。测量结果表明所设计的传感器具备替代高成本的激光多普勒测速仪对毫米级胡须的固有频率进行测量的潜力。此外，测量所得的胡须固有频率频率范围与常见鱼类尾涡的脱落频率相当。一系列的有限元仿真结果也被用于实验测量结果进行相互验证。

作者通过一种简单、可靠的制造工艺，制作了石墨烯泡沫器件。用静电激发这些器件，并分析它们的共振和衰荡响应。实验观察到显著的能量耗散，器件的品质因子在几十的数量级。此外，作者研究了温度对器件工作的影响，发现高温会使谐振器机械软化，但也会显著提高能量耗散。最后，作者演示了共振模式和两倍频率模式的模式耦合。因此，这项工作为开发新型石墨烯泡沫谐振器铺平了道路，该谐振器可以集成到未来的器件中，例如基于石墨烯泡沫的纳米机电传感器、电路和振荡器。

该研究通过静电纺丝和超声共融工艺，提出一种基于多层石墨烯超声修饰静电纺丝柔性尼龙(PA)66的电阻型湿度敏感体系，一方面通过纳米纤维网络的结构设计增强了基底的毛细作用，另一方面巧妙利用PA66本身分子结构中大量的酰胺键易与水分子形成氢键作用的机理，使得复合材料极易“吸水变形膨胀”，从而造成导电网络变化，实现柔性湿度敏感。得益于出色的适型性与灵活性，传感器可以承受剧烈变形且轻易地改变自身形态，从而达到在更苛刻的环境中以任何形态正常工作并准确识别各种湿度变化的目的。