石墨烯微應(yīng)變壓力傳感器介紹
1、微應(yīng)變壓力傳感器簡介
1.1敏感物質(zhì)：石墨烯粉制備的高靈敏壓阻漿料。
1.2工作原理：
石墨烯微應(yīng)變傳感器是在柔性基底表面通過精密絲印工藝制備四根石墨烯電阻絲并組成惠斯通電橋而成。在未加載時電橋的橋路兩端處于平衡狀態(tài)，當(dāng)受到外力作用時，結(jié)構(gòu)會發(fā)生微小的形變，同時帶動石墨烯電阻絲也發(fā)生形變并導(dǎo)致其電阻值的變化（受拉應(yīng)力時電阻增大，受壓應(yīng)力時電阻減�。�，電橋中橋臂對角線電阻的電阻值變化方向一致，最終導(dǎo)致橋路不平衡，橋路兩端產(chǎn)生偏壓。偏壓輸出和受力呈線性關(guān)系，可通過軟硬件相關(guān)處理后得到應(yīng)用的力。
1.3傳感器優(yōu)點(diǎn)：
a）靈敏度高：應(yīng)變系數(shù)是常規(guī)金屬類的4-5倍（放大后可測試10-6ε級別的應(yīng)變產(chǎn)生的信號）
b）高線性度：具有正向壓阻效應(yīng)線性度＞0.997
c）功耗低：傳感器電阻值1-50KΩ可調(diào)，傳感器功耗為常規(guī)金屬類的1/20-1/30。
d）多級感壓：單個按鍵在不同力的按壓下（輕/中/重）可以實(shí)現(xiàn)多種功能，豐富了按鍵的設(shè)計(jì)和用戶體驗(yàn)。
e）高信噪比：傳感器可實(shí)現(xiàn)高倍率放大，傳感器安裝與手機(jī)OLED屏幕下方SNR＞7.
f）外觀設(shè)計(jì)創(chuàng)新：無需開孔，即可直接將傳感器貼裝于多種基材表面（如金屬，玻璃，不銹鋼，塑料等）
g）可實(shí)現(xiàn)多工況使用：可在水下，油污，靜電，強(qiáng)電/磁場，帶手套等多種環(huán)境下操作
h）厚度薄: 柔性壓力傳感器厚度＜0.2mm，可以滿足柔性或曲線場景下的應(yīng)用。
2、傳感器特性說明
2.1 外形尺寸
傳感器標(biāo)準(zhǔn)尺寸8.8*5.8mm（其他尺寸可以定制）；
傳感器總厚度0.6mm（自身厚度0.3mm，兩側(cè)各帶0.15mm泡棉）
2.2 性能參數(shù)
2.3 應(yīng)變-電阻變化曲線
2.4 加載-卸載曲線
2.5 可靠性測試
3、傳感器涉及的行業(yè)產(chǎn)品及特征（部分）
（1）電子消費(fèi)品行業(yè)
蘋果公司推出的新一代的壓力觸控技術(shù)，結(jié)合了壓力感應(yīng)、觸控動作、UI響應(yīng)、效果回饋等不同領(lǐng)域的技術(shù)，為使用者帶來了全新的交互體驗(yàn)�？梢灶A(yù)見，這項(xiàng)技術(shù)會逐漸為業(yè)界跟蹤，逐步成為消費(fèi)電子產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)功能。其中，壓力觸控的技術(shù)方案，已然是業(yè)內(nèi)摸索和研發(fā)的熱點(diǎn)。
常州二維碳素推出石墨烯壓力觸控解決方案，把石墨烯應(yīng)變感應(yīng)傳感器應(yīng)用到壓力觸控領(lǐng)域，形成全球首款應(yīng)用石墨烯應(yīng)變感應(yīng)原理的3D觸控解決方案。成為除蘋果方案外，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的，最具競爭力的3D觸控解決方案之一。另外將石墨烯柔性壓力傳感器貼裝于手機(jī)側(cè)邊邊框上，邊框無需開孔安裝實(shí)體按鍵即可實(shí)現(xiàn) “開關(guān)機(jī)”以及音量調(diào)節(jié)的功能。 另外通過對信號算法的進(jìn)一步處理和優(yōu)化，手機(jī)的側(cè)邊邊框可以對識別，輕拍，滑動，輕壓，重壓，握持這些操作賦予不同的功能，這極大的豐富了手機(jī)設(shè)計(jì)體驗(yàn)感。
（2）健康醫(yī)療行業(yè)
石墨烯壓力傳感器具體輕薄，柔性高靈敏的優(yōu)點(diǎn)可以用于脈搏檢測，呼吸測試，智能床墊，智能坐墊，智能枕頭，智能床墊，步態(tài)訓(xùn)練墊，離床檢測，智能瑜伽墊等。
（3）機(jī)器人
在工業(yè)機(jī)器人方面目前主要是通過控制機(jī)械行程的方式控制機(jī)械手對物體的抓取，對于不同的物體需要重新設(shè)定行程。石墨烯壓力傳感器由于靈敏度和線性度高等優(yōu)點(diǎn)可以對10克以下的力進(jìn)行有效分辨以及反饋，大大提高了抓取精度以及效率，可以用于機(jī)器人靈巧手，工業(yè)機(jī)器人抓手，以及其他觸覺傳感器。
（4）智能家居
石墨烯壓力傳感器形變偵測能力強(qiáng)大，在重油污，重水汽環(huán)境及不同材料界面等復(fù)雜工況下優(yōu)勢明顯。因此，家居按壓的面板可以為整塊金屬（不銹鋼，鋁合金），很好的解決了家居應(yīng)用領(lǐng)域的防油煙、水汽、電磁干擾等問題，因此，大大增強(qiáng)按鍵的可靠性及使用壽命。具有良好的可靠性和耐用性。另外，石墨烯壓力傳感器可根據(jù)用戶不同的力量習(xí)慣調(diào)整功能觸發(fā)響應(yīng)，大大提高了家居產(chǎn)品的智能及先進(jìn)性。具體應(yīng)用產(chǎn)品包括：智能臺燈開關(guān)，智能音箱開關(guān)，微波爐控制開關(guān)，油煙機(jī)控制開關(guān)，烤箱控制開關(guān)，洗衣機(jī)控制開關(guān)，洗碗機(jī)控制開關(guān)，智能水龍頭控制開關(guān)，冰箱面板控制開關(guān)，智能窗簾控制開關(guān)，智能浴缸控制開關(guān)，智能馬桶控制開關(guān)，掃地機(jī)器人等。
（5）游戲娛樂
石墨烯柔性壓力傳感器在娛樂用途上也有其廣大的應(yīng)用。因其具有極高的靈敏度以及耐折性，既方
便安裝又可實(shí)時監(jiān)測各類力學(xué)信號。例如：運(yùn)用在敲鼓、跳舞毯等游戲機(jī)上，其卷曲的特性可輕松帖附于
游戲機(jī)的表面，配合著音樂的節(jié)奏，感應(yīng)游戲人員敲擊、跳動產(chǎn)生的振動以及壓力。壓力傳感器將做為敏
感的力學(xué)器件，大幅提升玩家在游戲時的娛樂享受。不同力度打擊以及跳動，智能游戲由此打開。
