重慶大學:人體運動檢測的環保型多功能石墨烯真絲織物應變傳感器

2021-01-16 材料分析與應用

本文要點：

石墨烯-絲綢織物應變傳感器的低成本，環保且易於製造的過程可以簡單地擴展到其他紡織品上，以製備多功能且可穿戴的設備。

成果簡介

可穿戴設備正在廣泛的應用中進行深入研究，尤其是在人體運動檢測領域。本文中，製造了石墨烯改性的絲織物應變傳感器，並報導了其令人滿意的性能，包括高靈敏度和對人體的舒適貼合性。氧化石墨烯通過真空過濾塗覆在絲織物上，並通過熱壓法進行還原，與化學還原相比，所獲得的絲織物應變傳感器具有良好的壓阻性並且對環境更加友好。同時，與其他應變傳感器相比，絲織物應變傳感器表現出線性且高電阻隨應變增加的變化率。此外，織物傳感器還具有其他出色的性能，包括循環穩定性，防紫外線，和疏水性。由於上述優點，改進的真絲織物傳感器可以與織物縫合在一起，並具有檢測人體運動的潛力。

圖文導讀

圖1、石墨烯改性紡織品的特徵。

圖2、RGOSF應變傳感器的性能。

表1. 當前不同角度下應變為10％的石墨烯-絲綢織物傳感器之間的傳感能力比較

圖3、石墨烯-絲織物應變傳感器的機電性能

圖4、RGOSF應變傳感器在檢測人體運動中的應用

圖5、RGOSF應變傳感器的SEM圖像。

圖6、石墨烯-絲織物應變傳感器的機理。

小結

在這項研究中，通過環保的熱壓方法製造石墨烯-絲綢織物應變傳感器。沉積在絲織物上的氧化石墨烯被轉化為石墨烯，從而賦予織物傳感器導電性。它是超敏感的，在10％的應變範圍內具有124的最大GF，並且顯示出良好的線性。結果發現，不同方向的真絲織物的力學性能和結構對RGO層中微裂紋的產生有很大影響，這有助於RGOSF應變傳感器在不同方向上的獨特傳感性能。此外，RGOSF應變傳感器還具有出色的穩定性和耐用性，因為即使清洗後也幾乎沒有性能下降。與此同時，我們的石墨烯-絲綢織物在某種程度上具有多功能性，並具有防紫外線和疏水性。可以將多功能RGOSF應變傳感器與織物縫製在一起，以進行直接的人體運動檢測，從而作為人體運動檢測的可穿戴電子設備具有重要的潛在應用前景。

文獻：

EnvironmentallyFriendly and Multifunctional GrapheneSilk Fabric Strain Sensor for HumanMotion Detection

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