[發明專利]一種基于石墨烯納米墻的柔性溫度傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 201410658276.9
• 申請日: 2014-11-13
• 公開（公告）號: CN104374486B
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 褚金;楊俊;魏大鵬;宋雪芬;李占成;史浩飛;杜春雷
• 申請（專利權）人: 中國科學院重慶綠色智能技術研究院
• 主分類號: G01K7/16
• 分類號: G01K7/16
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發明涉及一種基于石墨烯納米墻的柔性溫度傳感器及其制備方法，該溫度傳感器包括聚合物和石墨烯納米墻，聚合物復合在石墨烯納米墻的下表面或嵌入在石墨烯納米墻的上表面。其制備方法是將由管式CVD制備的石墨烯納米墻用聚合物復形轉移的方法轉移后，形成石墨烯納米墻/聚合物雙層結構，然后用銀漿刷涂等方法連接石墨烯納米墻兩端和銀或其他金屬導線作為電極，還可以旋涂上層聚合物，形成聚合物/石墨烯納米墻/聚合物三層結構。本發明提供的石墨烯納米墻/聚合物復合材料溫度傳感器具有結構簡單、加工方便、靈敏度高、重量輕，柔性和生物兼容性好等優點，在儀器儀表、光電器件、柔性電子皮膚等領域有著非常好的應用前景。

技術領域

本發明屬于傳感器領域，涉及一種基于石墨烯納米墻的柔性溫度傳感器及其制備方法。

背景技術

溫度傳感器是指能感受溫度并轉換成可用輸出信號的傳感器。按照傳感器材料及電子元件特性可分為熱電阻式和熱電偶式兩類。熱電阻溫度傳感器是利用導體或半導體的電阻值隨溫度變化而變化的原理進行測溫的一種傳感器溫度計。熱電阻溫度傳感器分為金屬熱電阻和半導體熱敏電阻兩大類。它會隨溫度的上升而改變電阻值，如果它隨溫度的上升而電阻值也跟著上升就稱為正電阻系數，如果它隨溫度的上升而電阻值反而下降就稱為負電阻系數。熱電阻廣泛用于測量-200～+850℃范圍內的溫度，少數情況下，低溫可測至1K，高溫達1000℃。大部分電阻式溫度傳感器是以金屬制作的，目前最常用的熱電阻有鉑熱電阻和銅熱電阻，其中以白金(Pt)制作的電阻式溫度傳感器，最為穩定：耐酸堿、不會變質、相當線性，最受工業界采用。但是這些傳感器的靈敏度還有待提高，而且大都是非柔性且生物兼容性不好。例如PT100溫度傳感器是一種以Pt制作的電阻式溫度傳感器，屬于正電阻系數，其電阻和溫度變化的關系式如下：R＝Ro(1+αT)，其中α＝0.00392，Ro為100Ω(在0℃的電阻值)，T為攝氏溫度。

石墨烯作為一種二維的單原子層薄膜材料，是已知的世上最薄、最堅硬的納米材料，因其電阻率極低，電子遷移的速度極快，并具有良好的透明度和導熱性，被期待可用來發展更薄、導電速度更快的新一代電子元件。石墨烯納米墻是由垂直于基底生長的微小石墨烯片層組成的網狀結構，伸縮會引起非常明顯的電阻變化，同時其高度開放的邊界結構以及豐富的邊緣位點，可以有效防止石墨烯片層間由于π-π鍵作用引起的團聚，片層的垂直有序排列也可以防止片層堆疊而引起的邊緣相互掩蓋，暴露更多的缺陷以提供更多的活性位點，在傳感器領域可以發揮更大的優勢。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于石墨烯納米墻的柔性溫度傳感器及其制備方法，該溫度傳感器具有結構簡單、加工方便、靈敏度高、重量輕，柔性和生物兼容性好等優點。

本發明的目的之一是提供一種基于石墨烯納米墻的柔性溫度傳感器；本發明的目的之二是提供一種基于石墨烯納米墻的柔性溫度傳感器的制備方法。

本發明的目的之一是通過以下技術方案來實現的：

一種基于石墨烯納米墻的柔性溫度傳感器，該溫度傳感器包括：聚合物和石墨烯納米墻，聚合物復合在石墨烯納米墻的下表面或嵌入在石墨烯納米墻的上表面。

進一步，所述聚合物復合在石墨烯納米墻的下表面同時又嵌入在石墨烯納米墻的上表面。

本發明的目的之二是通過以下技術方案來實現的：

一種基于石墨烯納米墻的柔性溫度傳感器的制備方法，該制備方法包括以下步驟：

S1：制備石墨烯納米墻：在金屬或柔性基底上采用管式CVD制備石墨烯納米墻；

S2：轉移石墨烯納米墻：將制備的石墨烯納米墻用聚合物轉移，形成石墨烯納米墻/聚合物雙層結構；

S3：制作電極：采用銀漿刷涂法將銀或其他金屬導線與石墨烯納米墻兩端連接起來作為電極。