提供編織網(wǎng)襯底，在所述編織網(wǎng)襯底的表面進行化學氣相沉積，形成覆蓋在所述編織網(wǎng)襯底上的石墨烯編織網(wǎng)。步驟2、刻蝕去除所述編織網(wǎng)襯底。步驟3、在所述石墨烯編織網(wǎng)上設置觸點電極。步驟4、在所述觸點電極上連接引線，并在所述石墨烯編織網(wǎng)周圍形成柔性基材。
[0053]所述石墨烯編織網(wǎng)的形狀、石墨烯纖維的編織形式以及間距由所述編織網(wǎng)襯底的形狀結(jié)構(gòu)決定，本領域技術(shù)人員根據(jù)所需的石墨烯編織網(wǎng)結(jié)構(gòu)使用對應的編織網(wǎng)襯底，例如，可以使用lcm*lcm、150目的編織網(wǎng)襯底，或者2cm*2cm、100目的編織網(wǎng)襯底，所述編織網(wǎng)襯底的金屬絲間距可以是1mm，金屬絲的直徑可以是100 μπι。本發(fā)明并不對所使用的編織網(wǎng)襯底的結(jié)構(gòu)形狀進行限制。優(yōu)選的，所述編織網(wǎng)襯底可以使用高純銅或黃銅制成，也可以選用其它穩(wěn)定的材料作為編織網(wǎng)襯底。
[0054]在所述步驟I中，進行化學氣象沉積時，作為原料的碳源氣體可以采用甲烷或其它含碳化合物氣體?；瘜W氣相沉積的溫度為900至1000攝氏度，在通入碳源氣體之前，需要先進行爐氣控制。先將編織網(wǎng)襯底放入反應爐，并在加熱升溫的過程中向反應爐中通入氬氣和氫氣，氬氣的進氣速率可以為800mL/min，氫氣的進氣速率可以為50mL/min。在溫度達到1000攝氏度后，停止向所述反應爐中進氣，并將氬氣的進氣速率調(diào)整到150mL/min?300mL/min。此時，向所述反應爐中通入碳源氣體，所述碳源氣體的進氣速度在lmL/min?20mL/min之間。優(yōu)選的，所述碳源氣體的進氣速度在4mL/min?9mL/min之間。進氣時間可以在5min?20min區(qū)間內(nèi)，優(yōu)選為8min?13min之間。完成碳源氣體進氣后，對編制網(wǎng)襯底進行快速冷卻。通過爐氣控制和溫度控制，碳源氣體中的碳原子會以石墨烯的形態(tài)沉積在所述編織網(wǎng)襯底的表面，形成石墨烯編織網(wǎng)。
[0055]在所述步驟2中，可以將所述編織網(wǎng)襯底和所述石墨烯編織網(wǎng)一同放入刻蝕液中，將編織網(wǎng)襯底刻蝕去除。當所述編織網(wǎng)襯底為銅時，刻蝕液可以是氯化鐵溶液。本發(fā)明并不對刻蝕步驟的方法和原料進行限制，本領域技術(shù)人員可以根據(jù)實際情況使用不同的刻蝕方法。特別的，由于所述石墨烯編織網(wǎng)是形成在所述編織網(wǎng)襯底的表面的，所以，刻蝕掉所述編織網(wǎng)襯底之后，所述石墨烯編織網(wǎng)中的石墨烯纖維近似于一種管狀結(jié)構(gòu)，由于沒有襯底的在中間支撐，管狀石墨烯會自動松弛塌陷為二維的石墨烯結(jié)構(gòu)。在后續(xù)的組裝加工過程中，所述石墨烯編織網(wǎng)變?yōu)閷嵭臈l帶的形態(tài)。
[0056]在所述步驟3中，在本發(fā)明的實施例中，將形成的石墨烯編織網(wǎng)結(jié)構(gòu)從刻蝕液中取出，可以直接平鋪在所述柔性基材上，也可以放置在其它材料上。在所述石墨烯編織網(wǎng)上形成觸點電極，例如在所述石墨烯編織網(wǎng)的邊緣涂覆導電銀膠，或者在石墨烯纖維的端部設置銅電極。特別的，當所述編織網(wǎng)襯底為銅基材料時，在步驟2中可以采用部分刻蝕的方法，在石墨烯纖維的端部留下少量編織網(wǎng)襯底，以未被刻蝕掉的編織網(wǎng)襯底直接作為觸點電極。
[0057]在所述步驟4中，可以在已設置好觸點電極的石墨烯編織網(wǎng)周圍注塑柔性基材，所述柔性基材可以是聚二甲基硅氧烷或者聚甲基丙烯酸甲酯。本發(fā)明并不對所述柔性基材的材料進行具體限制，柔性基材只需具有良好的形變能力、易于成型的性質(zhì)且能夠與所述石墨烯編織網(wǎng)緊密接合即可。所述柔性基材可以完全包覆在所述石墨烯編織網(wǎng)周圍，將其完全與外界隔離，也可以只形成在所述石墨烯編織網(wǎng)的下方，如圖5所示，石墨烯編織網(wǎng)和觸點電極位于所述柔性基材的上表面。特別的，如果所述石墨烯編織網(wǎng)和觸點電極位于所述柔性基材的上表面，則在步驟3中，可以直接將石墨烯編織網(wǎng)平鋪放置在所述柔性基材上，與柔性基材緊密結(jié)合，之后再在所述石墨烯編織網(wǎng)上設置觸點電極。在這種情況下，在石墨烯編織網(wǎng)周圍形成柔性基材的步驟實質(zhì)上先于步驟3進行。
[0058]以上是本發(fā)明提供的石墨烯柔性傳感器及其制造方法，雖然已經(jīng)通過例子對本發(fā)明的一些特定實施例進行了詳細說明，但是本領域的技術(shù)人員應該理解，以上例子僅是為了進行說明，而不是為了限制本發(fā)明的范圍。本領域的技術(shù)人員應該理解，可在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，對以上實施例進行修改。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求來限定。
【主權(quán)項】
1.一種石墨烯柔性傳感器，其特征在于，包括: 石墨烯編織網(wǎng)(I)，所述石墨烯編織網(wǎng)(I)中具有石墨烯纖維，所述石墨烯纖維在編織搭接點(11)周圍的部位為薄弱段(12); 至少兩個觸點電極(3)，所述觸點電極(3)設置在所述石墨烯編織網(wǎng)(I)上； 柔性基材(2)，用于承載所述石墨烯編織網(wǎng)(I)和觸點電極(3)，所述石墨烯編織網(wǎng)(I)與所述柔性基材(2)緊密接合，以使所述石墨烯編織網(wǎng)(I)隨所述柔性基材(2)產(chǎn)生形變； 引線(4)，所述引線(4)與相對應的觸點電極(3)連接； 在所述石墨烯編織網(wǎng)(I)隨所述柔性基材(2)產(chǎn)生拉伸形變時，所述薄弱段(12)產(chǎn)生裂紋和/或斷裂。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯柔性傳感器，其特征在于，所述石墨烯纖維由石墨烯晶片構(gòu)成，所述石墨烯晶片堆疊排列成鱗片式結(jié)構(gòu)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯柔性傳感器，其特征在于，所述觸點電極(3)分布在所述石墨烯編織網(wǎng)(I)的邊緣，且所述觸點電極(3)與所述石墨烯纖維的端部連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯柔性傳感器，其特征在于，每個所述觸點電極(3)上連接有引線(4)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯柔性傳感器，其特征在于，所述柔性基材(2)包覆所述石墨烯編織網(wǎng)(I)，以使所述石墨烯編織網(wǎng)(I)與外部隔離。6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任意之一所述的石墨烯柔性傳感器，其特征在于，所述石墨烯編織網(wǎng)(I)具有矩形孔隙或三角形孔隙。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯柔性傳感器，其特征在于，所述石墨烯纖維為整條纖維結(jié)構(gòu)，或者為石墨烯條段順次排列構(gòu)成的分段式結(jié)構(gòu)。8.一種石墨烯柔性傳感器的制造方法，其特征在于，包括: 步驟1、提供編織網(wǎng)襯底，在所述編織網(wǎng)襯底的表面進行化學氣相沉積，形成覆蓋在所述編織網(wǎng)襯底上的石墨烯編織網(wǎng)； 步驟2、刻蝕去除所述編織網(wǎng)襯底； 步驟3、在所述石墨烯編織網(wǎng)上設置觸點電極； 步驟4、在所述觸點電極上連接引線，并在所述石墨烯編織網(wǎng)周圍形成柔性基材。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造方法，其特征在于，在所述步驟I中，化學氣相沉積的碳源氣體進氣速率為4mL/min?9mL/min，進氣時間為8min?13min。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制造方法，其特征在于，在所述步驟3中，在所述石墨烯編織網(wǎng)上涂覆導電銀膠，形成所述觸點電極。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種石墨烯柔性傳感器，其中包括：石墨烯編織網(wǎng)、觸點電極、柔性基材以及引線。所述石墨烯編織網(wǎng)中具有石墨烯纖維，所述石墨烯纖維之間具有編織搭接點，所述編織搭接點周圍的石墨烯纖維上存在薄弱段。所述觸點電極設置在所述石墨烯編織網(wǎng)上。所述柔性基材用于承載所述石墨烯編織網(wǎng)和觸點電極，所述石墨烯編織網(wǎng)與所述柔性基材緊密接合，以使所述石墨烯編織網(wǎng)隨所述柔性基材一同產(chǎn)生形變。所述引線連接在所述觸點電極上，從所述石墨烯柔性傳感器中引出。在所述石墨烯編織網(wǎng)隨所述柔性基材產(chǎn)生拉伸形變時，所述薄弱段產(chǎn)生裂紋和/或斷裂。本發(fā)明還提供了一種石墨烯柔性傳感器的制造方法。
【IPC分類】G01H11/06, G01B7/16
【公開號】CN104949609
【申請?zhí)枴緾N201510259874
【發(fā)明人】朱宏偉, 楊婷婷, 鄭泉水, 姜欣, 何藝佳, 王穩(wěn)
【申請人】清華大學
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年5月20日