[发明专利]一种利用激光制备图案化石墨烯温度传感器的方法

说明书

本发明提供的一种利用激光制备图案化石墨烯温度传感的方法，包括以下步骤：步骤1，将载有石墨烯的铜箔样品放入腐蚀溶液中进行刻蚀箔，待样品中的铜被完全刻蚀后，将石墨烯转移至去离子水中进行清洗，之后再将石墨烯转移至透明基底上；步骤2，在载有石墨烯的柔性基底上设置阵列式布置的几何图案，得到具有几何图案的柔性基底，其中，两个相邻的几何图案之间的间距为50～1000μm；每个图案的边长为30～300μm；步骤3，利用脉冲激光刻蚀掉步骤2中的具有几何图片的柔性基底上的几何图案，得到透明基底表面形成图案化石墨烯；步骤4，将透明基底表面形成图案化石墨烯组装成石墨烯温度传感器；本发明的制备过程安全、无污染、可在常温常压下开放环境中完成制备过程；同时，本发明填补了温度传感器在柔性透明纳米传感器方面的空白。

技术领域

本发明属于纳米传感器领域，具体涉及一种利用激光制备图案化石墨烯温度传感器的方法。

背景技术

我们即将步入一个可穿戴式智能产品的时代，其中最为关键的一环既是柔性透明的用户界面。石墨烯的出现为下一代可穿戴式智能产品提供了一个更好的选择。石墨烯材料具有独特的物理化学性质，如巨大的比表面积，高本征迁移率，高杨氏模量，高热导电性，高光学透视率和高电导性；与碳纳米管相比，石墨烯更具柔软度，生物相容性，大表面积效应和易于被化学修饰功能化的特点，为实现传感器的灵敏化、智能化、便捷化奠定了基础。在石墨烯的诸多应用中，石墨烯柔性传感器已成为下一代可穿戴智能产品的核心元器件。

传统的温度传感器经过多年的发展，虽然已经具有高灵敏度、低成本等多种优势，但由于自身结构等原因仍具有一些固有的缺点，如传统的传感器在微纳米尺度上具有较低的分辨率，且较难嵌入到结构材料中进行测试。因此基于纳米材料以及其合成组件的石墨烯传感器由于其独特的传感性能日益引起了人们的关注。据报道，清华大学朱宏伟团队利用铜网制成了网状的石墨烯，并利用该网状石墨烯组装成简易的应变传感器，测得了超高的灵敏度，与传统传感器的传感性能相媲美，同时具有透明柔性等特点。这项工作为石墨烯传感器奠定了基础。

然而目前石墨烯传感器的研究主要集中于应变传感器，对于温度传感鲜有报道。作为电子皮肤(E-skin)中重要的检测数据便是人体的体温，因此对36-42℃这一范围内的温度传感是电子皮肤得以实际应用的重要一环。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用激光制备图案化石墨烯温度传感器的方法，解决了现有技术中存在的不足。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种利用激光制备图案化石墨烯温度传感器的方法，包括以下步骤：

步骤1，将载有石墨烯的铜箔样品放入腐蚀溶液中进行刻蚀箔，待样品中的铜被完全刻蚀后，将石墨烯转移至去离子水中进行清洗，之后再将石墨烯转移至透明基底上；

步骤2，在载有石墨烯的柔性基底上设置阵列式布置的几何图案，得到具有几何图案的柔性基底，其中，两个相邻的几何图案之间的间距为50～1000μm；每个图案的边长为30～300μm；

步骤3，利用脉冲激光刻蚀掉步骤2中的具有几何图片的柔性基底上的几何图案，得到透明基底表面形成图案化石墨烯；

步骤4，将透明基底表面形成图案化石墨烯组装成石墨烯温度传感器。

优选地，步骤1中，腐蚀溶液为氯化铁和盐酸的混合溶液，氯化铁和盐酸按1：1的质量比进行混合。

优选地，步骤1中，腐蚀溶液的浓度为0.5mol/L，其中，腐蚀溶液中的氯化铁的浓度为0.25mol/L，盐酸的浓度为0.25mol/L。

优选地，步骤2中，所述几何图案为圆形、三角形、方形、椭圆形、波浪形、多边形、锯齿形或螺旋线形。

优选地，步骤3中，所述脉冲激光为纳秒激光、皮秒激光或飞秒激光。