一种石墨烯电场传感器制造技术

本申请涉及一种石墨烯电场传感器。该石墨烯电场传感器包括层叠设置的石墨烯层和电荷介质层，电荷介质层感应电场并形成电场力后，使得石墨烯层的谐振频率发生变化，从而可以根据石墨烯层的谐振频率变化量来确定外界电场的强度。并且，由于石墨烯本身具有较好的谐振特性，使得该石墨烯电场传感器测量电场的测量范围较广，灵敏度较高。灵敏度较高。灵敏度较高。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯电场传感器


[0001]本申请涉及电场探测
，特别是涉及一种石墨烯电场传感器。

技术介绍

[0002]电场的探测对人们的生活、生产以及科学研究具有重大意义。利用电场传感器对电场进行测量，得到有效信息，可以应用于不同的场景。例如，帮助避免雷电、地震和沙尘暴等自然灾害，或指导工业设备的过程控制，以及保障高压电缆工作人员的安全等。
[0003]目前，电场传感器一般分为光学式传感器和电荷感应式传感器。光学式电场传感器广泛应用于光学通信、光学传感、光学测量等领域，虽然光学式电场传感器响应速度快、噪声小，但测量范围较窄。而电荷感应式电场传感器因其结构简单，广泛应用于机电控制系统。电荷感应式电场传感器结构简单，但测量外界电场的灵敏度不高。因此，传统的电场传感器工作性能不佳。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述传统的电场传感器测量范围较窄和灵敏度不高的问题，提供一种石墨烯电场传感器。
[0005]一种石墨烯电场传感器，包括层叠设置的石墨烯层和电荷介质层；电荷介质层用于感应电场并形成电场力，电场力使石墨烯层的谐振频率发生变化。
[0006]在其中一个实施例中，电荷介质层包括层叠设置的第一电荷介质层和第二电荷介质层，第一电荷介质层设置于第二电荷介质层远离石墨烯层的一侧，第一电荷介质层和第二电荷介质层之间形成有电荷停留区域。
[0007]在其中一个实施例中，石墨烯电场传感器还包括拉伸模块，拉伸模块与石墨烯层连接。
[0008]在其中一个实施例中，石墨烯电场传感器还包括制冷模块，制冷模块用于降低石墨烯层的温度。
[0009]在其中一个实施例中，石墨烯电场传感器还包括固定模块，固定模块与石墨烯层接触设置，用于对石墨烯层进行固定。
[0010]在其中一个实施例中，固定模块包括固定支座，固定支座与石墨烯层远离电荷介质层的一侧接触设置。
[0011]在其中一个实施例中，固定支座包括第一固定支座和第二固定支座，第一固定支座和第二固定支座对称设置于石墨烯层远离电荷介质层的一侧。
[0012]在其中一个实施例中，固定模块还包括固定块，固定块与石墨烯层的侧表面接触设置，且设置于固定支座。
[0013]在其中一个实施例中，固定块设置于石墨烯层的侧表面中相对的两侧。
[0014]在其中一个实施例中，固定块设置于石墨烯层的四个侧表面。
[0015]上述石墨烯电场传感器，通过层叠设置石墨烯层和电荷介质层，使得电荷介质层
感应电场并形成电场力后，石墨烯层的谐振频率发生变化，从而可以根据石墨烯层的谐振频率变化量来确定外界电场的强度。并且，由于石墨烯本身具有较好的谐振特性，使得该石墨烯电场传感器测量电场的测量范围较广，灵敏度较高。
附图说明
[0016]图1为一个实施例中石墨烯电场传感器的结构示意图；
[0017]图2为另一个实施例中石墨烯电场传感器的结构示意图；
[0018]图3为再一个实施例中石墨烯电场传感器的结构示意图；
[0019]图4为又一个实施例中石墨烯电场传感器的结构示意图；
[0020]图5为另一个实施例中石墨烯电场传感器的结构示意图；
[0021]图6为一个实施例中固定块、固定支座和石墨烯层的固定方式示意图；
[0022]图7为另一个实施例中固定块、固定支座和石墨烯层的固定方式示意图；
[0023]图8为一个实施例中固定块和石墨烯层的固定方式示意图；
[0024]图9为另一个实施例中固定块和石墨烯层的固定方式示意图；
[0025]图10为另一个实施例中石墨烯电场传感器的结构示意图。
具体实施方式
[0026]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0027]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
[0028]在一个实施例中，如图1所示，石墨烯电场传感器包括层叠设置的石墨烯层100和电荷介质层110。石墨烯层100为由石墨烯构成的层状结构。其中，石墨烯是一种以sp2杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料，具有较好的力学特性、电学特性和热传导特性。石墨烯材料很坚固且具有韧性，可以弯曲。当石墨烯弯曲时，其基础谐振频率会增大，灵敏度会增加。另外，稳定的晶格结构赋予了石墨烯优异的导电性能，在电场力的作用下，石墨烯的谐振频率会发生变化。因此，可以通过观察石墨烯谐振频率的变化量，来确定外界电场的强度。石墨烯的热传导特性使得石墨烯的特性容易受到温度的影响，具体表现为，在不同的温度下，石墨烯的谐振频率会不一样。并且，当石墨烯的温度和外界环境的温度存在温差时，温差越大，石墨烯的谐振频率变化量也会越大。电荷介质层110中包括许多电荷，电荷在电场的作用下可以形成电场力。电荷介质层110的材料在此不做限定，例如可以为氮化硅介质层、氧化铝介质层等。
[0029]具体的，石墨烯层100和电荷介质层110可以均为层状结构，包括上表面、下表面和侧表面。层叠设置可以理解为石墨烯层100和电荷介质层110接触叠放，接触面为石墨烯层100的上表面与电荷介质层110的下表面的接触面，或者是石墨烯层100的下表面与电荷介质层110的上表面的接触面，其形状和大小可以根据实际需求进行设置。将石墨烯电场传感器置于电场中时，电荷介质层110感应外界电场后，电荷介质层110内的电荷移动，形成电场
力，该电场力使石墨烯层100的谐振频率发生变化。根据石墨烯层100的谐振频率变化量可以确定外界电场的电场强度大小。其中，石墨烯层100的谐振频率变化量为采样时间段内，石墨烯层100的谐振频率的变化量，例如可以是受电场力作用前的石墨烯层100的初始谐振频率和受电场力作用后的谐振频率的差异值，也可以是在电场力作用下，采样时间段内的石墨烯层100的谐振频率的变化量。
[0030]本实施例中的石墨烯电场传感器，通过层叠设置石墨烯层100和电荷介质层110，使得电荷介质层110感应电场并形成电场力后，石墨烯层100的谐振频率发生变化，从而可以根据石墨烯层100的谐振频率变化量来确定外界电场的强度。并且，由于石墨烯本身具有较好的谐振特性，使得该石墨烯电场传感器测量电场的测量范围较广，灵敏度较高。
[0031]在一个实施例中，如图2所示，电荷介质层110包括层叠设置的第一电荷介质层111和第二电荷介质层112，第一电荷介质层111设置于第二电荷介质层112远离石墨烯层100的一侧，第一电荷介质层111和第二电荷介质层112之间形成有电荷停留区域113。
[0032]其中，第一电荷介质层111和第二电荷介质层112接触设置。进一步地，第一电荷介质层111和第二电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯电场传感器，其特征在于，包括层叠设置的石墨烯层和电荷介质层；所述电荷介质层用于感应电场并形成电场力，所述电场力使所述石墨烯层的谐振频率发生变化。2.根据权利要求1所述的石墨烯电场传感器，其特征在于，所述电荷介质层包括层叠设置的第一电荷介质层和第二电荷介质层，所述第一电荷介质层设置于所述第二电荷介质层远离所述石墨烯层的一侧，所述第一电荷介质层和所述第二电荷介质层之间形成有电荷停留区域。3.根据权利要求1所述的石墨烯电场传感器，其特征在于，还包括拉伸模块，所述拉伸模块与所述石墨烯层连接。4.根据权利要求1所述的石墨烯电场传感器，其特征在于，还包括制冷模块，所述制冷模块用于降低所述石墨烯层的温度。5.根据权利要求1所述的石墨烯电场传感器，其特征在于，还包括固定模块，所述固定模块与所述石墨烯层接触...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏，田兵，徐振恒，韦杰，李立浧，谭则杰，樊小鹏，陈仁泽，林跃欢，何毅，张伟勋，刘胜荣，钟枚汕，卢星宇，
申请(专利权)人：南方电网数字电网研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：