浙江大学学报(工学版)2024,Vol.58Issue(1) :150-160.DOI:10.3785/j.issn.1008-973X.2024.01.016

柔性层状石墨烯感应元件制备及其力敏特性

Preparation and force sensitivity of flexible layered graphene sensor

吴志强 卫军 董荣珍
浙江大学学报(工学版)2024,Vol.58Issue(1) :150-160.DOI:10.3785/j.issn.1008-973X.2024.01.016

柔性层状石墨烯感应元件制备及其力敏特性

Preparation and force sensitivity of flexible layered graphene sensor

吴志强 1卫军 2董荣珍2
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作者信息

  • 1. 信阳师范大学建筑与土木工程学院,河南信阳 464000
  • 2. 中南大学土木工程学院,湖南长沙 410075
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摘要

为了弥补现有传感器在混凝土非连续变形监测上的不足,采用特殊构型法,以还原氧化石墨烯-纳米纤维素(RGO-CNF)为传感层、聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基层,设计和制备了 PDMS/RGO-CNF/PDMS层状感应元件,对其力学、电学和力敏性能进行测试和分析.结果表明,CNF能够有效地协助RGO在异丙醇中均匀分散,经化学溶胀和孔隙填充构建的传感层与基底层紧密结合,能够承受超过100%的拉伸应变.感应元件经过约10次循环拉伸后,应变电阻响应达到稳定状态,表现出良好的可回复性和可重复性.在0~10%应变下,感应元件的电阻变化率近似呈线性变化,灵敏系数可达15,随应变继续增大,电阻变化率呈指数型增长.应变电阻响应强度随应变速率的增大而提高,利用建立的考虑应变率效应的应变电阻响应模型,能够较好地预测感应元件的力敏行为.

关键词

石墨烯/层状感应元件/力敏性/应变电阻响应模型/纳米纤维素

Key words

graphene/layered sensor/force sensitivity/strain resistance response model/cellulose nanofiber

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基金项目

国家自然科学基金(51778628)

河南省科技攻关计划(222102210241)

出版年

2024
浙江大学学报(工学版)
浙江大学

浙江大学学报(工学版)

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子:0.625
ISSN:1008-973X
参考文献量28
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