ACS Materials Lett：石墨烯觸感敏感傳感器用於智能機器

本文要點：開發用於可靠的環境彈性壓阻傳感器的界面工程工藝，解決疏水性PDMS表面上石墨烯塗層的製造難題。

在機器人感測和假肢皮膚中至關重要的是，像皮膚一樣的傳感器能夠在不影響性能的情況下轉換觸覺壓力和振動，這是至關重要的。然而，由於其固有的材料特性，在壓阻傳感器中，在温度和濕度等變化的環境條件下傳感器性能的變化是很常見的。此外，軟彈性體的粘彈性會以時間相關的方式引起應變響應，這在高頻觸覺任務（例如紋理識別）中構成了傳感器限制。 本文，演示了一種新型的環境穩健的觸覺傳感器，通過界面工程過程均勻石墨烯塗層微觀結構彈性體。該傳感器可在一定温度範圍（25–60°C）和濕度（相對濕度30–90％）範圍內實現可靠的壓力響應，電阻變化分別小於5％和3％。它還能夠檢測頻率高達1500 Hz的振動。此外，我們的傳感器表現出超高的耐用性，在一百萬次循環後保留了高靈敏度和低滯後性。我們展示了傳感器在不同動脈的表皮信號監測中的應用，以及結合機器學習的準確（> 95％）表面紋理識別。

圖1.（a）健康監測和紋理識別中的GTac傳感器示意圖。

（b）傳感器製造過程的圖形流程。

（c）塗有Gr / GO層的微金字塔陣列的SEM圖像。

（d）GTac傳感器的壓力響應。插圖顯示壓力響應的標準偏差。

圖2. GTac傳感器的建模和理論分析。

圖3. GTac傳感器的特性

圖4. GTac傳感器在健康監測中的應用

圖5. GTac傳感器在紋理識別中的應用

總之，介紹了一種基於石墨烯的壓阻傳感器GTac傳感器的設計和製造方法。通過引入GO作為合適的界面層，我們能夠通過受控的溶液剪切和澆鑄工藝在微結構化PDMS表面上沉積均勻的石墨烯層。這種結構導致了高度耐用且對振動敏感的壓力傳感器，其對環境的壓力響應較低。該傳感器具有高靈敏度，低檢測極限，寬壓力範圍和減弱的磁滯現象。提出了一個分析模型以量化其壓阻響應。最後，展示了傳感器在生理信號監測和紋理識別中的功能。環境彈性傳感器在醫療保健領域具有巨大的潛力，

文獻：

文獻：Environment-Resilient Graphene Vibrotactile Sensitive Sensors for Machine Intelligence

鏈接：

https://doi.org/10.1021/acsmaterialslett.0c00160

來源：材料分析與應用

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【來源：石墨烯聯盟】

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