[发明专利]一种基于石墨烯纳米墙的柔性温度传感器及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于石墨烯纳米墙的柔性温度传感器及其制备方法，该温度传感器包括聚合物和石墨烯纳米墙，聚合物复合在石墨烯纳米墙的下表面或嵌入在石墨烯纳米墙的上表面。其制备方法是将由管式CVD制备的石墨烯纳米墙用聚合物复形转移的方法转移后，形成石墨烯纳米墙/聚合物双层结构，然后用银浆刷涂等方法连接石墨烯纳米墙两端和银或其他金属导线作为电极，还可以旋涂上层聚合物，形成聚合物/石墨烯纳米墙/聚合物三层结构。本发明提供的石墨烯纳米墙/聚合物复合材料温度传感器具有结构简单、加工方便、灵敏度高、重量轻，柔性和生物兼容性好等优点，在仪器仪表、光电器件、柔性电子皮肤等领域有着非常好的应用前景。

技术领域

本发明属于传感器领域，涉及一种基于石墨烯纳米墙的柔性温度传感器及其制备方法。

背景技术

温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。按照传感器材料及电子元件特性可分为热电阻式和热电偶式两类。热电阻温度传感器是利用导体或半导体的电阻值随温度变化而变化的原理进行测温的一种传感器温度计。热电阻温度传感器分为金属热电阻和半导体热敏电阻两大类。它会随温度的上升而改变电阻值，如果它随温度的上升而电阻值也跟着上升就称为正电阻系数，如果它随温度的上升而电阻值反而下降就称为负电阻系数。热电阻广泛用于测量-200～+850℃范围内的温度，少数情况下，低温可测至1K，高温达1000℃。大部分电阻式温度传感器是以金属制作的，目前最常用的热电阻有铂热电阻和铜热电阻，其中以白金(Pt)制作的电阻式温度传感器，最为稳定：耐酸碱、不会变质、相当线性，最受工业界采用。但是这些传感器的灵敏度还有待提高，而且大都是非柔性且生物兼容性不好。例如PT100温度传感器是一种以Pt制作的电阻式温度传感器，属于正电阻系数，其电阻和温度变化的关系式如下：R＝Ro(1+αT)，其中α＝0.00392，Ro为100Ω(在0℃的电阻值)，T为摄氏温度。

石墨烯作为一种二维的单原子层薄膜材料，是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，因其电阻率极低，电子迁移的速度极快，并具有良好的透明度和导热性，被期待可用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件。石墨烯纳米墙是由垂直于基底生长的微小石墨烯片层组成的网状结构，伸缩会引起非常明显的电阻变化，同时其高度开放的边界结构以及丰富的边缘位点，可以有效防止石墨烯片层间由于π-π键作用引起的团聚，片层的垂直有序排列也可以防止片层堆叠而引起的边缘相互掩盖，暴露更多的缺陷以提供更多的活性位点，在传感器领域可以发挥更大的优势。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于石墨烯纳米墙的柔性温度传感器及其制备方法，该温度传感器具有结构简单、加工方便、灵敏度高、重量轻，柔性和生物兼容性好等优点。

本发明的目的之一是提供一种基于石墨烯纳米墙的柔性温度传感器；本发明的目的之二是提供一种基于石墨烯纳米墙的柔性温度传感器的制备方法。

本发明的目的之一是通过以下技术方案来实现的：

一种基于石墨烯纳米墙的柔性温度传感器，该温度传感器包括：聚合物和石墨烯纳米墙，聚合物复合在石墨烯纳米墙的下表面或嵌入在石墨烯纳米墙的上表面。

进一步，所述聚合物复合在石墨烯纳米墙的下表面同时又嵌入在石墨烯纳米墙的上表面。

本发明的目的之二是通过以下技术方案来实现的：

一种基于石墨烯纳米墙的柔性温度传感器的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

S1：制备石墨烯纳米墙：在金属或柔性基底上采用管式CVD制备石墨烯纳米墙；

S2：转移石墨烯纳米墙：将制备的石墨烯纳米墙用聚合物转移，形成石墨烯纳米墙/聚合物双层结构；

S3：制作电极：采用银浆刷涂法将银或其他金属导线与石墨烯纳米墙两端连接起来作为电极。