1、通过化学气相沉积（CVD）方法直接生长的二维（2D）CNT网络的透明且灵活的应变传感器
2、基于2D CNT网络的可贴附于皮肤上的应变传感器用于检测人类运动和情绪的实际应用。已经使用具有各种密度的碳纳米管（CNT）网络作为传感介质成功地制造了透明，高度可拉伸和灵敏的应变传感器。由于独特的二维渗透结构，基于CNT网络的传感器在0.5至100％的宽应变范围内表现出优异的传感性能。通过减小CNT的密度，实验结果和理论分析可以看出CNT网络的传感机理从渗流理论转移到隧道效应，降低了密度或增加了CNT的拉伸应变。该研究提供了一种简单的技术来制备高拉伸应变传感器，以及基于CNT网络的应变传感器的结构设计的基本原理。
图1。（a）基于CNT网络的应变传感器的制造过程的示意图。
（b）在石英基板上生长的不同密度的CNT网络的SEM图像。
图2。（a）通过实验测量，CNT薄膜的薄片电导率作为CNT密度的函数。
（b）CNT膜的G带拉曼强度（I G）作为薄层电阻的函数。虚线通过2D渗流理论预测。（c）在可见光范围内具有不同电阻的CNT膜的透射光谱。（d）各种薄层电阻的CNT薄膜在550nm的透射率。
图3。（a）具有不同初始电阻与应变的CNT网络应变传感器的相对电阻变化（ΔR / R 0）。
（b，c）基于CNT网络的应变传感器的动态拉伸 - 释放循环响应，应变范围为10％至70％。（b）和（c）中传感器的初始电阻分别为10和40kΩ。（d）基于CNT网络的应变传感器的长期稳定性，在0至50％的应变下，在1000次拉伸/释放测试循环期间具有23kΩ的初始电阻。
图4。基于CNT网络的应变传感器在60％应变下的实验和理论结果。
图6。在5％至30％的应变范围内具有高初始电阻的应变传感器的拉伸 - 释放响应。
如上所述，我们的基于CNT网络的应变传感器具有密度可管理性，透明性，可拉伸性和高灵敏度。为了测量我们的应变传感器检测人体运动和情绪的能力，我们通过将具有合适CNT密度的CNT网络应变传感器连接到人体的各个位置，探索了可穿戴，灵活的人体运动检测平台的传感器性能。
图7。基于透明CNT网络的应变传感器在检测人类活动和情绪中的应用。
基于通过 CVD方法直接生长的2D CNT网络制造了一种透明，灵敏且可穿戴的应变传感器。作为其密度函数的生长的CNT薄膜的薄片电导率与2D渗透理论很好地拟合。通过考虑初始拉伸应变中弯曲CNT的拉直过程来修改该模型。对于用高密度CNT网络制造的传感器，它们的ΔR / R 0 -应变依赖性遵循在整个应变范围内的改进的2D渗流模型。随着CNT网络的密度降低，除2D渗透模型之外的隧道效应开始起作用。当CNT密度是低至10个/μm2，隧道效应在拉伸时的传感响应中起主要作用。CNT网络的应变传感器可以直接连接到人体关节/皮肤，以检测各种运动和情绪。该研究不仅为生产高灵敏度可穿戴传感器提供了一种简单的方法，可用于广泛的应用，如人造皮肤，软机器人和生物运动检测，也为研究由2D传感组成的柔性应变传感器奠定了理论基础。
参考文献：
Investigation of strain sensing mechanisms on the ultra-thin carbon nanotube networks with different densities
https://doi.org/10.1016/j.carbon.2019.09.004
清华大学马明课题组在《Adv.Mater》期刊：粘附力对石墨烯磨损性能的影响
北京科技大学在《Carbon》期刊：碳纳米管阵列上的碳纳米片的生长，用于制造三维微图案超级电容器
导师介绍：马明 副教授--清华大学，机械工程系，微纳米力学中心（兼）
来源：文章来自carbon网站，由材料分析与应用整理编辑。
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