具有周期性褶皱的石墨烯薄膜用于高灵敏应变探测

来源：中国科学材料

石墨烯薄膜中可控的微纳结构，有利于调控其物理性质并拓宽其在柔性电子器件中的应用。近年来，研究人员致力于控制石墨烯薄膜中褶皱、起伏波纹等微纳结构的形成。但是，在石墨烯薄膜中可控地形成有序的褶皱状结构仍然面临巨大挑战。

近日，中山大学桂许春教授和中国科学院宁波材料技术与工程研究所林正得教授等人在Science China Materials上发表研究论文，报道了一种简单地制备具有周期性平行褶皱结构的石墨烯薄膜的方法，即通过将溶液表面自组装形成的石墨烯薄膜转移至预拉伸的聚二甲基硅氧烷(PDMS)基底上而得到。制备的石墨烯薄膜中，褶皱的宽度可以简单地通过改变基底的预拉伸形变来控制。当PDMS基底预拉伸应变分别为10%、20%和50%时，薄膜中褶皱的平均宽度分别为3.68、2.99和2.01 μm。

本文还进一步研究和分析了双层堆叠、褶皱状石墨烯薄膜，在拉伸形变时的形貌结构变化。此外，本文基于该褶皱状石墨烯薄膜，构建了应变传感器。该传感器展现出高灵敏度、宽探测范围和优良的循环稳定性，其在实时运动探测、健康监测和电子皮肤等领域有着广阔应用前景。

图1 应变传感器的性能。

该研究成果最近发表于Science China Materials, 2020, 10.1007/s40843-020-1314-1。