[发明专利]一种遥感机械手

说明书

本发明公开了一种遥感机械手，包括机械手、单片机、无线传输单元和传感单元，用第一传感单元采集手部运动信息，并输出电阻信号，通过单片机采集电信号，与单片机数据库中的手部运动电信号匹配，并将该手势信号通过无线传输到机械手上的第二传感单元，机械手做出相同的动作。该传感单元为石墨烯弹性结构体，由石墨烯结构单元组成，石墨烯结构单元为厚度为30‑100nm、面积为100～40000μm²的石墨烯纳米膜，所述的石墨烯纳米膜与相邻石墨烯结构单元发生交联，构成立体结构。所述石墨烯纳米膜的杂原子含量在10wt％以下，缺陷密度I_D/I_G在0.02以上。该遥感机械手具有灵敏度高，极端温度适用的特点。

技术领域

本发明属于遥感领域，尤其涉及一种石墨烯气凝胶的遥感机械手。

背景技术

极端环境下，所有的聚合物传感器，金属传感器都会脆化，失去弹性，从而失去压变等传感性能。

目前所有的材料中唯有碳材料不受温度变化的影响，在极低温或者高温情况下，仍然具有不变的物理特性，其弹性模量、损耗模量等都维持不变，因此是极端条件传感器的必选材料。

但是目前的弹性碳材料主要是块体气凝胶，其综合强度低，容易掉渣，因此不适合于弹性传感器。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种遥感机械手。

发明采用如下技术方案：包括机械手、单片机、无线传输单元和传感单元，将第一传感单元贴于人体手部，采集手部运动信息，并输出电阻信号，通过单片机采集电信号，与单片机数据库中的手部运动电信号匹配，并将该手部运动信号通过无线传输到机械手上的第二传感单元，机械手做出相同的动作；所述第一传感单元、第二传感单元为石墨烯气凝胶膜；所述石墨烯气凝胶膜的两端分别连接有电极线，与所述单片机串联成回路；所述石墨烯气凝胶膜由石墨烯结构单元组成，所述石墨烯结构单元为厚度为30-100nm、面积为100～40000μm²的石墨烯纳米膜，所述的石墨烯纳米膜边缘与相邻石墨烯结构单元发生交联，构成立体多孔石墨烯气凝胶结构，所述石墨烯纳米膜的杂原子含量在10wt％以下，缺陷密度I_D/I_G在0.02以上。

进一步地，所述第一传感单元和第二传感单元的制备方法包括如下步骤：

(1)利用氧化石墨烯溶液流延成取向度在95％以上的氧化石墨烯膜，所述氧化石墨烯尺寸在20μm以上，然后用氢碘酸进行化学还原，使得氧含量在10wt％以下；

(2)以2-20℃/min升温至1400～1800℃以上进行高温处理，得到立体多孔结构的气凝胶膜。

进一步地，所述第一传感单元和第二传感单元的制备方法为：

(1)制备氧化石墨烯纳米膜，厚度方向的层数为90～300之间，面积为100～40000μm²；

(2)将多个步骤1所述的纳米膜放入到不良溶剂中，分散均匀后，冻干后得到固态密度在50mg/mL以上的气凝胶膜。

进一步地，所述步骤(2)中，石墨烯纳米膜在不良溶剂中的浓度为50mg/mL以上。

本发明的有益效果在于：通过传感单元中石墨烯气凝胶结构单元的高厚度以及强的大面积的交联，增强了石墨烯的强度以及形变模量，极大的保持了气凝胶应用过程中的完整性以及高导电特性；类橡胶的交联结构设计(弹性链段的相互交联)赋予了其三维弹性，拉伸、压缩以及折叠弹性；30-100nm的厚度以及合适的横向尺寸的石墨烯构建单元本身具有极好的柔性和弹性，保证了石墨烯的高弹性，因此该石墨烯气凝胶膜具有极高的传感性能。同时，其相对较薄的结构单元厚度，使得其在-150℃～400℃间仍具有良好的形变特性。因此，该遥感机械手具有灵敏度高，极端温度适用的特点。

附图说明