【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于柔性应变传感器制造领域，特别涉及一种基于石墨烯薄膜的柔性应变传感器及其制备方法。
技术介绍
1、结构应变是结构在外力或环境变化作用下最直接的反映。土木工程监测应变通常采用电阻式应变传感器，其传感原理是传感元件电阻随其几何尺寸的改变而变化。例如金属电阻丝，单位应变造成的相对电阻变化可以等价为δr＝1+2v(v为泊松比)。由于金属材料泊松比一般在-1～0.5之间，金属电阻应变传感器灵敏度通常较低(约为2)，且容易受噪声影响。金属应变传感器因其变形范围限制，难以实现大变形的监测。
2、传统的压阻式传感器采用半导体材料作为敏感材料，基于局域压阻效应的传统压阻传感器的灵敏度通常比较高，如掺杂单晶硅应变传感器的灵敏度可达200。但半导体材料较脆，小变形即可能导致其断裂破坏，量程通常较低(<1％)。结构变形和内力状态是衡量结构安全最重要的指标，随着土木结构健康监测朝非破坏性的高灵敏、高可靠、动静结合的应力应变全寿命智能监测发展，传统压阻传感技术在结构变形监测中仍存在的局限性。新型柔性应变传感器具有较高的灵敏度与良好的柔性，可以实现对大应变的高精度监测，且制备工艺简单、成本低廉，在机械结构监测、人体运动监测、健康监测(脉搏、血压、体温等)、人机交互等方面都有广泛应用。因此，具备大量程和高灵敏度的新型柔性压阻式应变传感器能实现结构的大变形全过程监测，将是土木工程领域未来研究的重点。
技术实现思路
1、为了解决以上问题，本专利技术提供了一种基于石墨烯薄膜的柔性应变传感器
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
3、第一方面，本申请实施例提供了一种基于石墨烯薄膜的柔性应变传感器，包括柔性基材、石墨烯薄膜、保护层、导线、导电银浆；
4、所述石墨烯薄膜擦涂在所述柔性基材上构成导电层，所述保护层浇注在所述导电层上，所述保护层、所述石墨烯薄膜、所述柔性基材依次设置构成三明治结构；
5、所述导线通过所述导电银浆连接在所述石墨烯薄膜的两端。
6、进一步地，所述柔性基材为聚二甲基硅氧烷pdms薄膜，所述pdms薄膜为a、b胶以质量比为10:1混合并固化得到，所述a胶为液态聚二甲基硅氧烷，所述b胶包括硅烷和烯烃。
7、进一步地，所述保护层为所述pdms薄膜，所述pdms薄膜为所述a、b胶以质量比为10:1混合并固化得到。
8、进一步地，所述石墨烯薄膜的厚度为500微米。
9、进一步地，所述导线为双导铜箔，通过所述导电银浆在60℃下固化1小时以实现所述导线与所述石墨烯薄膜的两端连接。
10、第二方面，本申请实施例提供了一种基于石墨烯薄膜的柔性应变传感器的制备方法，所述方法包括如下步骤:
11、s01、制备石墨烯薄膜；
12、s02、将a、b胶按照质量比10:1混合后固化得到柔性基材；所述a胶为液态聚二甲基硅氧烷，所述b胶包括硅烷和烯烃；
13、s03、将所述石墨烯薄膜均匀地擦涂在所述柔性基材上形成导电层；
14、s04、将一对导线通过导电银浆固化在所述石墨烯薄膜的两端，固化时的温度为60℃，时间为1小时；
15、s05、将所述a、b胶按照质量比10:1混合并浇注在所述导电层上固化得到所述基于石墨烯薄膜的柔性传感器，所述a胶为液态聚二甲基硅氧烷，所述b胶包括硅烷和烯烃，固化时的温度为80℃，时间为3小时。
16、进一步地，所述制备石墨烯薄膜包括如下步骤:
17、s011:用超纯水稀释氧化石墨烯go,形成浓度为2％-4％的氧化石墨烯go溶液；
18、s012:机械搅拌所述go溶液,转化为go凝胶；
19、s013:将所述go凝胶刮到聚对苯二甲酸乙二醇酯pet薄膜表面，在25℃下干燥得到go薄膜；
20、s014:将所述go薄膜从所述pet薄膜上撕下，放入退火炉中，在第一温度下并在氩气流环境中保温2小时，再将温度升高至第二温度下并在氩气流环境中保温1小时，冷却至25℃，获得所述石墨烯薄膜。
21、进一步地，所述第一温度为25℃至1400℃中的任一种或多种。
22、进一步地，所述第二温度为3000℃、3100℃、3200℃中任一种或多种。
23、进一步地，其特征在于，所述柔性基材的厚度为1mm。
24、本专利技术提供的一种基于石墨烯薄膜的柔性应变传感器及其制备方法具有以下有益效果：
25、1、本专利技术实施例提供的基于石墨烯薄膜的柔性应变传感器，由于pdms基底的柔性，可以很良好的贴合在结构表面，本专利技术选取拉伸应变和弯曲应变等常见结构变形信号进行准确检测，实现了与应变线性对应的电阻变化。
26、2、本专利技术实施例提供的基于石墨烯薄膜的柔性应变传感器相较于传统金属应变传感器具有更大的量程和灵敏度，这是由于导电层中石墨烯薄膜粉末之间通过搭接产生导电通路，当受到应变时石墨烯薄膜粉末分离形成微裂纹，导电通路断开，电阻值变化较大。
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1.一种基于石墨烯薄膜的柔性应变传感器，其特征在在于，包括柔性基材(1)、石墨烯薄膜(2)、保护层(3)、导线(4)、导电银浆(5)；
2.如权利要求1所述的柔性应变传感器，其特征在于，所述柔性基材(1)为聚二甲基硅氧烷PDMS薄膜，所述PDMS薄膜为a、b胶以质量比为10:1混合并固化得到，所述a胶为液态聚二甲基硅氧烷，所述b胶包括硅烷和烯烃。
3.如权利要求2所述的柔性应变传感器，其特征在于，所述保护层(3)为所述PDMS薄膜，所述PDMS薄膜为所述a、b胶以质量比为10:1混合并固化得到。
4.如权利要求1所述的柔性应变传感器，其特征在于，所述石墨烯薄膜(2)的厚度为500微米。
5.如权利要求1所述的柔性应变传感器，其特征在于，所述导线(4)为双导铜箔，通过所述导电银浆(5)在60℃下固化1小时以实现所述导线(4)与所述石墨烯薄膜(2)的两端连接。
6.一种基于石墨烯薄膜的柔性应变传感器的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤:
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述制备石墨烯薄膜(2)包括
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一温度为25℃至1400℃中的任一种或多种。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第二温度为3000℃、3100℃、3200℃中任一种或多种。
10.如权利要求6-9任一项所述的方法，其特征在于，所述柔性基材(1)的厚度为1mm。
...【技术特征摘要】
1.一种基于石墨烯薄膜的柔性应变传感器，其特征在在于，包括柔性基材(1)、石墨烯薄膜(2)、保护层(3)、导线(4)、导电银浆(5)；
2.如权利要求1所述的柔性应变传感器，其特征在于，所述柔性基材(1)为聚二甲基硅氧烷pdms薄膜，所述pdms薄膜为a、b胶以质量比为10:1混合并固化得到，所述a胶为液态聚二甲基硅氧烷，所述b胶包括硅烷和烯烃。
3.如权利要求2所述的柔性应变传感器，其特征在于，所述保护层(3)为所述pdms薄膜，所述pdms薄膜为所述a、b胶以质量比为10:1混合并固化得到。
4.如权利要求1所述的柔性应变传感器，其特征在于，所述石墨烯薄膜(2)的厚度为500微米。
5.如权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：翁顺，张之越，高珂，朱宏平，胡彬，夏勇，罗浩，张俊树，吴俐滢，彭艇钧，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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