[发明专利]一种石墨烯压力传感器及其结构和制备方法

权利要求书

1.一种石墨烯压力传感器，其特征在于，由叉指电极层、镶嵌石墨烯弹性衬底层、柔性封装层组成；其中：

所述叉指电极层分为叉指区与平面区；

所述镶嵌石墨烯弹性衬底层包含石墨烯压力感应层、弹性粘附层、柔性薄膜层；

所述石墨烯压力感应层镶嵌在弹性粘附层上，弹性粘附层直接贴附在柔性薄膜层，且石墨烯压力感应层与所述叉指电极层的叉指区轻微接触；

所述封装层覆盖镶嵌石墨烯弹性衬底层及叉指电极叉指区；

所述叉指电极层叉指区的手指交叉状的间隙宽度为15-25μm；

并由如下制备步骤得到：

（1）在柔性薄膜层一面涂布弹性粘附层；

（2）制备石墨烯压力感应层，使石墨烯粉末镶嵌在弹性粘附层上且镶嵌范围和叉指电极层叉指区范围相同；

（3）将叉指电极层转移至镶嵌石墨烯的弹性衬底层上，并确保叉指电极层的叉指范围与石墨烯镶嵌范围重合;

（4）在叉指电极层叉指区背面覆盖柔性薄膜层；

（5）修剪叉指电极层叉指区两面的镶嵌石墨烯弹性衬底层和柔性薄膜层；

（6）对叉指电极层叉指区两面的镶嵌石墨烯弹性衬底层和柔性薄膜层进行封装，形成柔性封装层；

步骤（2）中所述制备石墨烯压力感应层，是使用石墨烯粉末经风扇鼓吹或直接洒落到弹性粘附层上，并且使得所形成的石墨烯镶嵌范围与叉指电极叉指区范围相同；

步骤（6）中所述形成柔性封装层，其操作流程为：对叉指电极层叉指区两面的镶嵌石墨烯弹性衬底层和柔性薄膜层表面和四周接口处涂覆封装材料，经烘干形成封装层，或者将覆盖石墨烯弹性衬底层和柔性薄膜层的部分竖直浸入封装材料中，烘干凝固后，将石墨烯压力传感器连同一部分已凝固封装材料挖出，根据封装厚度需要切割掉封装材料多余部分。

2.根据权利要求1所述的石墨烯压力传感器，其特征在于，所述石墨烯压力感应层厚度为1~3层碳原子厚度。

3. 根据权利要求2所述的石墨烯压力传感器，其特征在于，所述石墨烯压力传感器的静态电阻为1~1000 Ω，与导电电极的接触面积有关；可感应压力的范围为10~2000 Pa，与镶嵌石墨烯的弹性粘附层有关。

4.根据权利要求3所述的石墨烯压力传感器，其特征在于，所述叉指电极层是为铟锡氧化物或导电金属膜，与高分子膜或者玻璃组成的刻蚀电路，叉指区电极电路为刻蚀或蒸镀成手指交叉状。

5.根据权利要求4所述的石墨烯压力传感器，其特征在于，所述柔性薄膜层为聚酰亚胺或聚丙烯柔性薄膜。

6.根据权利要求5所述的石墨烯压力传感器，其特征在于，所述弹性粘附层和柔性封装层为各种弹性有机硅胶或热塑性弹性体，且所述弹性粘附层通过涂布在柔性薄膜层上而形成。

7.如权利要求1~6之一所述的石墨烯压力传感器的用途，包括：以传感阵列的形式，用作脉搏感应器；作为机械臂用于传感施压大小；用于可穿戴电子设备。