近期,课题组任晶博士研发出一种基于石墨烯“滑动变阻器”结构设计的柔性可拉伸应变传感器,通过改变相邻石墨烯片层之间的接触面积,产生电阻变化,该传感器具有高拉伸率(70%),优异的循环稳定性(300000次),并在0.1-5 Hz的频率区间及-45 °C-180 °C的温度区间内保持稳定响应,实现了全尺度人体运动监测。通过原位透射电镜观察发现,相互搭接的石墨烯片层在外力作用下产生滑移,其接触面积也随之改变,从而产生电阻变化。借助三维网络在宏观结构上的形变将石墨烯片层的滑移控制在可逆范围内,大幅提高了应变传感器的循环稳定性,以及在较宽温度和频率区间的稳定性。优异的感应性能使该应变传感器既可用于人体大尺度运动(走路、下蹲)的监测,也可用于小尺度运动和微弱生理信号(呼吸、脉搏)的监测。该研究成果在个人健康监测、智能机器人和可穿戴电子设备领域具有巨大的应用前景,石墨烯“滑动变阻器”的结构设计为新型多功能传感器提供了新思路。
该工作以“A graphene rheostat for highly durable and stretchable strain sensor”为题发表在InfoMat (DOI:10.1002/inf2.12030)上。
文章链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/inf2.12030