閱讀 | 訂閱
閱讀 | 訂閱
電子加工新聞

激光誘導(dǎo)石墨烯可穿戴壓力傳感器

星之球科技 來源:3xmaker合越智能2021-09-06 我要評論(0 )   

激光誘導(dǎo)石墨烯可穿戴壓力傳感器根據(jù)賓夕法尼亞州立大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的國際研究小組的說法,石墨烯是單層六邊形排列的碳原子,具有優(yōu)異的柔韌性和高導(dǎo)電性,可以推動柔性電子產(chǎn)...

激光誘導(dǎo)石墨烯可穿戴壓力傳感器



根據(jù)賓夕法尼亞州立大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的國際研究小組的說法,石墨烯是單層六邊形排列的碳原子,具有優(yōu)異的柔韌性和高導(dǎo)電性,可以推動柔性電子產(chǎn)品的發(fā)展。



賓夕法尼亞州立大學(xué)工程科學(xué)與力學(xué)系 (ESM) 的程煥宇教授 領(lǐng)導(dǎo)了這項合作,該合作最近發(fā)表了兩項研究,可為未來運動檢測、觸覺傳感和健康監(jiān)測設(shè)備的研究和開發(fā)提供信息。



研究激光加工如何影響石墨烯的形式和功能



有幾種物質(zhì)可以通過激光輻射轉(zhuǎn)化為碳來制造石墨烯。稱為激光誘導(dǎo)石墨烯 (LIG),所得產(chǎn)品可以具有由原始材料決定的特定特性。該團隊測試了這一過程,并發(fā)表了他們的結(jié)果(“激光加工參數(shù)對通過將 CO 2激光照射在聚酰亞胺上對激光誘導(dǎo)石墨烯性能的影響”)。



可穿戴壓力傳感器。



聚酰亞胺樣品是一種塑料,通過激光掃描進行照射。研究人員改變了掃描線的功率、掃描速度、通過次數(shù)和密度。



“我們想看看激光加工過程的不同參數(shù)如何產(chǎn)生不同的納米結(jié)構(gòu),”程煥宇教授 說?!案淖児β适刮覀兡軌蛞岳w維或泡沫結(jié)構(gòu)制造 LIG。”



研究人員發(fā)現(xiàn),從 7.2 瓦到大約 9 瓦的較低功率水平會導(dǎo)致形成具有許多超細層的多孔泡沫。這種 LIG 泡沫具有導(dǎo)電性和良好的耐熱損傷性——這兩種特性都可用于電子設(shè)備的組件。



將功率從大約 9 瓦增加到 12.6 瓦,LIG 的形成模式從泡沫變?yōu)樾±w維束。這些束的直徑隨著激光功率的增加而變大,而更高的功率促進了光纖網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)狀增長。纖維結(jié)構(gòu)顯示出比泡沫更好的導(dǎo)電性。據(jù) 程煥宇教授 稱,這種增強的性能與纖維的形式相結(jié)合,可以為傳感設(shè)備開辟可能性。



“總的來說,這是一個我們可以用來構(gòu)建其他組件的導(dǎo)電框架,”程煥宇教授 說。“只要纖維具有導(dǎo)電性,我們就可以將其用作支架,并對表面進行大量后續(xù)修改,以啟用許多傳感器,例如皮膚上的葡萄糖傳感器或傷口感染檢測器?!?/p>



改變以不同功率形成的 LIG 的激光掃描速度、密度和通道也會影響導(dǎo)電性和后續(xù)性能。更多的激光照射導(dǎo)致更高的導(dǎo)電性,但最終由于燃燒產(chǎn)生的過度碳化而下降。



演示低成本 LIG 傳感器



以之前的研究為基礎(chǔ),程煥宇教授 和團隊著手設(shè)計、制造和測試靈活的 LIG 壓力傳感器。



“壓力傳感器非常重要,”程說?!拔覀儾粌H可以在家庭和制造業(yè)中使用它們,還可以在皮膚表面使用它們來測量來自人體的許多信號,比如脈搏。它們還可用于人機界面,以提高假肢的性能或監(jiān)控其附著點。”



該團隊測試了兩種設(shè)計。首先,他們在兩個含有銅電極的聚酰亞胺層之間夾入了一層薄薄的 LIG 泡沫層。當施加壓力時,LIG 發(fā)電。泡沫中的空隙減少了電流傳輸路徑的數(shù)量,從而更容易定位壓力源,并且似乎提高了對微妙觸摸的敏感性。



第一個設(shè)計,當附著在手背或手指上時,可以檢測彎曲和伸展的手部運動——以及心跳的特征性敲擊、潮汐和舒張波。據(jù) 程煥宇教授 稱,這種脈搏讀數(shù)可以與心電圖讀數(shù)結(jié)合,從而在沒有袖帶的情況下進行血壓測量。



在第二種設(shè)計中,研究人員將納米粒子加入 LIG 泡沫中。這些微小的二硫化鉬球體(一種可以充當導(dǎo)體和絕緣體的半導(dǎo)體)增強了泡沫的敏感性和對物理力的抵抗力。這種設(shè)計還可以適應(yīng)重復(fù)使用,在近 10,000 次使用前后表現(xiàn)出幾乎相同的性能。



程煥宇教授 表示,這兩種設(shè)計都具有成本效益,并且可以進行簡單的數(shù)據(jù)采集。



研究人員計劃繼續(xù)探索這些設(shè)計,作為用于健康監(jiān)測的獨立設(shè)備或與其他現(xiàn)有設(shè)備配合使用。


轉(zhuǎn)載請注明出處。

制造業(yè)激光激光技術(shù)激光誘導(dǎo)
免責聲明

① 凡本網(wǎng)未注明其他出處的作品,版權(quán)均屬于激光制造網(wǎng),未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用。獲本網(wǎng)授權(quán)使用作品的,應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使 用,并注明"來源:激光制造網(wǎng)”。違反上述聲明者,本網(wǎng)將追究其相關(guān)責任。
② 凡本網(wǎng)注明其他來源的作品及圖片,均轉(zhuǎn)載自其它媒體,轉(zhuǎn)載目的在于傳遞更多信息,并不代表本媒贊同其觀點和對其真實性負責,版權(quán)歸原作者所有,如有侵權(quán)請聯(lián)系我們刪除。
③ 任何單位或個人認為本網(wǎng)內(nèi)容可能涉嫌侵犯其合法權(quán)益,請及時向本網(wǎng)提出書面權(quán)利通知,并提供身份證明、權(quán)屬證明、具體鏈接(URL)及詳細侵權(quán)情況證明。本網(wǎng)在收到上述法律文件后,將會依法盡快移除相關(guān)涉嫌侵權(quán)的內(nèi)容。

網(wǎng)友點評
0相關(guān)評論
精彩導(dǎo)讀