北京石墨烯研究院王旭东团队研发绿色制备石墨烯足底压力传感器
北京石墨烯研究院王旭东研究员团队在《《J. Mater. Sci. Mater. Electron.》期刊发表名为“Green preparation of graphene-based plantar pressure sensor”的论文，研究提出通过真空脱气混合和丝网印刷展示了一种方便、绿色的石墨烯/PDMS薄膜压力传感器的大规模生产方法。
图1.石墨烯-PDMS压力传感器阵列制备原理图
图2、a） 通过丝网印刷制作银电极的图片，b，c ）不同放大倍率下银线的 SEM 图像，d-f ）石墨烯/PDMS 传感层的表征
图3、垂直压力为231kpa下石墨烯-PDMS压力传感器的性能比较
图4、不同固化剂含量的PDMS交联密度示意图
石墨烯可以通过高速旋转和旋转均匀分散在PDMS中，无需传统的机械搅拌和有机溶剂的帮助。通过丝网印刷对传感层和导电层进行套印，加速了传感器的组装。通过优化石墨烯、PDMS 和固化剂的比例来改变交联和导电网络，在宽压力范围 （3–400 kPa） 下实现了出色的传感性能。此外，我们集成了25个传感单元，形成用于可穿戴电子产品的智能鞋垫，这些鞋垫与外部蓝牙模块相结合，在脚跟站立，直接站立，脚掌站立和脚趾站立方面具有更高的识别精度。因此，石墨烯基压力传感器具有高效的制备工艺和卓越的传感性能，在医疗保健应用中具有广阔的前景。
图5、石墨烯-PDMS压力传感器的性能表征
图6、鞋垫压力传感器和25个集成传感数据采集系统的照片
图7、右脚在整个步态周期中的足底压力演示
综上所述，北京石墨烯研究院王旭东团队开发了绿色石墨烯基足底压力传感器，具有感应范围宽、响应时间快、灵敏度高、佩戴舒适等优点。真空脱气混合和套印用于压力传感器的高效制造和组装。传感层可以直接配备柔性银电极，无需额外的电极添加过程。此外，石墨烯含量（1.5wt%）接近渗透阈值，PDMS与固化剂的优化比例为3：1。渗透理论与增强交联网络的结合提高了压力传感器的性能。方便的制备方法和材料体系可以扩展到其他可穿戴和医疗保健应用，为石墨烯基柔性和印刷电子的发展奠定了基础。
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