溫州大學：研發基于銅/石墨烯復合薄膜的柔性應變傳感器

研究分析了一種具有扭轉低干擾、防水和自粘特性的柔性應變傳感器，該傳感器以銅/石墨烯微裂紋復合膜作為應變敏感層，以自粘硅膠作為防水和自粘層。該傳感器具有響應范圍廣（應變能力高達 110%）、靈敏度高（測量系數為 847.87（92% < ε < 110%））、傳感耐久性好（在 25% 應變下的響應周期為 10000 次）等特點，并能檢測超小應變（0.2% 應變）。此外，該傳感器在不同應變水平（0%-40%）和狀態（未扭轉、扭轉 90° 和扭轉 180°）下表現出相似的實時動態響應，表明其具有扭轉低干擾的特性。此外，自粘性硅膠可使傳感器直接粘附在皮膚表面，減少運動偽影，提高水下活動時監測復雜應變狀態的準確性。因此，該柔性應變傳感器有望成為水下使用的下一代柔性應變傳感器。

本研究提出了一種高靈敏度的應變傳感器，該傳感器具有扭轉、低干擾、自粘性和防水性。傳感器設計基于裂紋橋接機制，該機制包括將石墨烯薄膜摻入銅膜中。這種設計有效地解決了與基于裂紋的應變傳感器相關的響應范圍有限和重復性差的問題。此外，敏感膜上覆蓋有硅膠，具有防水和自粘性能。此外，這種涂層限制了裂紋島的擴展自由度，允許裂紋島之間更好地斷開和重新連接，從而提高傳感器的整體性能。

鑒于這些機制，MGCC應變傳感器表現出高達847.87（92%< ε <110%）的應變系數，110%的寬響應范圍和25%應變下10000次循環的穩定動態響應。此外，它還可以檢測超小應變（0.2%應變）。此外，該應變傳感器在小于 40% 的應變拉伸下對 0°–180° 的扭轉敏感度低，表明它具有一定程度的扭轉低干擾。它還展示了凹凸應變的準確分辨率。因此，MGCC傳感器可用于監測水下活動、人體生理和運動。該傳感器的出色性能使其成為電子皮膚、水下機器人和醫療保健應用的有前途的候選者。

來源：傳感器專家網