一种用于设备壳体细微形变检测的石墨烯探测元件制造技术

本发明专利技术公开了一种用于设备壳体细微形变检测的石墨烯探测元件，包括电路板，所述电路板上开有镂空；所述电路板位于镂空处的两面分别贴有石墨烯导电薄膜；所述石墨烯导电膜附于绝缘的弹性基层上，且上下两层石墨烯导电薄膜相对设置；石墨烯导电膜与电路板之间设置有贴合电极。将该元件粘贴于设备需检测的部位，当壳体受力形变引起上下两层石墨烯的有效接触面积发生变化，从而引起上下石墨烯层导通阻抗的变化，通过检测这个阻抗变化，来计算外部应力的大小，进一步推算出设备壳体的形变量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种石墨烯探测元件，尤其是一种运用于设备壳体细微形变检测的石墨烯探测元件。
技术介绍
壳体细微形变检测主要多应用于飞机机体的检测，武器装备的壳体检测，以及精密仪器的壳体检测，如飞机使用过程中，由于使用过载、操作错误或维护不当等原因，常常会造成飞机结构的损失，如飞机接口产生裂纹、变形撞伤等。这些损伤降低了飞机结构的强度、刚度，影响飞机的气动性能。目前，壳体形变检测主要有两种方法，一种是用显微镜人工检测，另一种是利用专门的检测仪器，如超声波探测，X射线探测。人工检测的方式比较简单但不精确，工作量大，检测仪器能精确检测，但不利于携带、实时检测，成本通常较高。
技术实现思路
针对上述存在的技术问题，本专利技术提供一种用于设备壳体细微形变检测的石墨烯探测元件，对设备壳体的微变形感应灵敏准确。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种用于设备壳体细微形变检测的石墨烯探测元件，包括电路板，所述电路板上开有镂空；所述电路板位于镂空处的两面分别贴有石墨烯导电薄膜；所述石墨烯导电膜附于绝缘的弹性基层上，且上下两层石墨烯导电薄膜相对设置；石墨烯导电膜与电路板之间设置有贴合电极。将该元件粘贴于设备需检测的部位，当壳体受力形变引起上下两层石墨烯的有效接触面积发生变化，从而引起上下石墨烯层导通阻抗的变化，通过检测这个阻抗变化，来计算外部应力的大小，进一步推算出设备壳体的形变量。作为一种改进，所述石墨烯导电膜为三维石墨烯薄膜，以增强石墨烯在细微压力作用下的弹性形变能力，从而提高压力传感的灵敏度。作为一种优选，所述石墨烯导电膜图形化为圆柱形、方柱形、圆锥形、方锥形中的一种。且上下石墨烯导电膜图形化后的形态相互啮合。便于啮合紧密，提高灵敏度。作为一种优选，所述石墨烯导电薄膜厚度为100nm～2um，图形化后的形态底部直径或者宽度为为100nm～100um。作为一种优选，所述基层由PDMS、TPU、Ecoflex、PET中的一种制作。作为一种优选，所述基层的厚度为0.1 um～500um。作为一种优选，所述石墨烯导电膜方阻为10～1000Ω/□。作为一种优选，所述贴合电极为银浆，以适应有效可靠的欧姆接触。作为一种改进，还包括从贴合电极引出的引出线端子。便于与其他元件进行连接。作为一种优选，所述电路板为FPC柔性电路板，其厚度为0.1～0.2mm。在提供足够镂空高度的前提下，使用柔性电路板与被检测设备壳体更加贴合，使得检测元件更加的灵敏。本专利技术的有益之处在于：具有上述结构的石墨烯探测元件，实现了壳体细微形变探测，具有抗挤压，高灵敏度、轻薄、低成本、绿色环保的有点，为设备健康状态的检测奠定基础。其压力感应范围为0.1Pa～10kPa，其应用包括武器设备壳体的探测，飞机机体形变探测，船舶船体形变探测、精密仪器的壳体形变探测等。附图说明图1为本专利技术的俯视图。图2为图1的A-A剖视图。图3为石墨烯导电膜图形化后的形态。图中标记：1 电路板、2石墨烯导电膜、3镂空、4贴合电极、5引出线端子、6基底。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术作详细的说明。为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1、图2、图3所示本专利技术包括电路板1，电路板1为FPC柔性电路板，其厚度为0.1～0.2mm。所述电路板1上开有镂空3；所述电路板1位于处镂空3的两面分别贴有石墨烯导电薄膜2；所述石墨烯导电膜2附于绝缘的弹性基层6上，且上下两层石墨烯导电薄膜2相对设置；石墨烯导电膜2与电路板1之间设置有贴合电极4。石墨烯导电膜2为三维石墨烯薄膜。所述石墨烯导电膜2图形化为圆柱形、方柱形、圆锥形、方锥形中的一种。且上下石墨烯导电膜2图形化后的形态相互啮合。石墨烯导电薄膜2厚度为100nm～2um，图形化后的形态底部直径或者宽度为为100nm～100um。石墨烯导电薄膜2采用规模化的CVD方法制备，并大面积转移至基底上，方阻为10～1000Ω/□。基层6由PDMS、TPU、Ecoflex、PET中的一种制作，厚度为0.1 um～500um。贴合电极4为银浆，还包括从贴合电极4引出的引出线端子5。作为最佳实施例，所述石墨烯导电薄膜2层采用CVD生长石墨烯制成，可在生长并图形化后，直接转移到柔性基底6上，，，方阻为200Ω/□。石墨烯导电薄膜2的图形化通过光刻、刻蚀的方法实现；FPC柔性电路板层，设计厚度应满足在0.15mm；贴合电极层4选用导电银浆，厚度控制在不大于0.1mm。引出线端子5可选用市面普通的PCB接线端子台。基底6连同石墨烯导电薄膜2贴合电极层4与FPC柔性电路板进行欧姆接触 ，最后通过引出线端子5将信号传输给后端处理模块。引出线端子5为两个，分别设置在电路板1的上下表面，并分别与石墨烯导电薄膜2两端的贴合电极4连接。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于设备壳体细微形变检测的石墨烯探测元件，包括电路板，其特征在于：所述电路板上开有镂空；所述电路板位于镂空处的两面分别贴有石墨烯导电薄膜；所述石墨烯导电膜附于绝缘的弹性基层上，且上下两层石墨烯导电薄膜相对设置；石墨烯导电膜与电路板之间设置有贴合电极。

【技术特征摘要】
1.一种用于设备壳体细微形变检测的石墨烯探测元件，包括电路板，其特征在于：所述电路板上开有镂空；所述电路板位于镂空处的两面分别贴有石墨烯导电薄膜；所述石墨烯导电膜附于绝缘的弹性基层上，且上下两层石墨烯导电薄膜相对设置；石墨烯导电膜与电路板之间设置有贴合电极。2.根据权利要求1所述的一种用于设备壳体细微形变检测的石墨烯探测元件，其特征在于：所述石墨烯导电膜为三维石墨烯导电薄膜。3.根据权利要求2所述的一种用于设备壳体细微形变检测的石墨烯探测元件，其特征在于：所述石墨烯导电膜图形化为圆柱形、方柱形、圆锥形、方锥形中的一种，且上下石墨烯导电膜图形化后的形态相互啮合。4.根据权利要求3所述的一种用于设备壳体细微形变检测的石墨烯探测元件，其特征在于：所述石墨烯导电膜的厚度为为100nm～2um，图形化后的形态底部直径或者宽度为为100nm～100um。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：于乐泳，胡云，魏大鹏，杨俊，孙泰，史浩飞，杜春雷，
申请(专利权)人：中国科学院重庆绿色智能技术研究院，
类型：发明
国别省市：重庆;50