北京石墨烯研究院王旭東研究員團(tuán)隊(duì)在《《J. Mater. Sci. Mater. Electron.》期刊發(fā)表名為“Green preparation of graphene-based plantar pressure sensor”的論文，研究提出通過(guò)真空脫氣混合和絲網(wǎng)印刷展示了一種方便、綠色的石墨烯/PDMS薄膜壓力傳感器的大規(guī)模生產(chǎn)方法。

圖1.石墨烯-PDMS壓力傳感器陣列制備原理圖

圖2、a） 通過(guò)絲網(wǎng)印刷制作銀電極的圖片，b，c ）不同放大倍率下銀線的 SEM 圖像，d-f ）石墨烯/PDMS 傳感層的表征

圖3、垂直壓力為231kpa下石墨烯-PDMS壓力傳感器的性能比較

圖4、不同固化劑含量的PDMS交聯(lián)密度示意圖

石墨烯可以通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)均勻分散在PDMS中，無(wú)需傳統(tǒng)的機(jī)械攪拌和有機(jī)溶劑的幫助。通過(guò)絲網(wǎng)印刷對(duì)傳感層和導(dǎo)電層進(jìn)行套印，加速了傳感器的組裝。通過(guò)優(yōu)化石墨烯、PDMS 和固化劑的比例來(lái)改變交聯(lián)和導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，在寬壓力范圍 （3–400 kPa） 下實(shí)現(xiàn)了出色的傳感性能。此外，我們集成了25個(gè)傳感單元，形成用于可穿戴電子產(chǎn)品的智能鞋墊，這些鞋墊與外部藍(lán)牙模塊相結(jié)合，在腳跟站立，直接站立，腳掌站立和腳趾站立方面具有更高的識(shí)別精度。因此，石墨烯基壓力傳感器具有高效的制備工藝和卓越的傳感性能，在醫(yī)療保健應(yīng)用中具有廣闊的前景。

圖5、石墨烯-PDMS壓力傳感器的性能表征

圖6、鞋墊壓力傳感器和25個(gè)集成傳感數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的照片

圖7、右腳在整個(gè)步態(tài)周期中的足底壓力演示

綜上所述，北京石墨烯研究院王旭東團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了綠色石墨烯基足底壓力傳感器，具有感應(yīng)范圍寬、響應(yīng)時(shí)間快、靈敏度高、佩戴舒適等優(yōu)點(diǎn)。真空脫氣混合和套印用于壓力傳感器的高效制造和組裝。傳感層可以直接配備柔性銀電極，無(wú)需額外的電極添加過(guò)程。此外，石墨烯含量（1.5wt%）接近滲透閾值，PDMS與固化劑的優(yōu)化比例為3：1。滲透理論與增強(qiáng)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合提高了壓力傳感器的性能。方便的制備方法和材料體系可以擴(kuò)展到其他可穿戴和醫(yī)療保健應(yīng)用，為石墨烯基柔性和印刷電子的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。