Page 104 - 《精细化工》2021年第11期

·2250· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

9.96%、13.48%。随着 AgNO 3 与天然鳞片石墨质量 烯柔性应力传感器性能的影响存在一个最佳值，
比的增加，AgNPs 负载量增大，粒径同时增大。高 结合图 2、3 可知，AgNO 3 与天然鳞片石墨质量比
负载量会导致导电网络结构被大量 AgNPs 覆盖而引 1∶1 制备的柔性应力传感器灵敏度最佳，在后文
起短路。由此得出，AgNPs 负载量对 AgNPs@石墨 的考察中均采用此样品。

a—1∶3；b—1∶1；c—2∶1
图 3 不同 AgNO 3 与天然鳞片石墨质量比制备的 AgNPs@石墨烯复合材料的 TEM 图
Fig. 3 TEM images of Ag@graphene nanocomposites with different mass ratios of AgNO 3 to graphite

在弯曲模型下测试柔性应力传感器的灵敏度性   h /2r （3）
能，结果见图 4。 式中：r 为曲率半径，mm；h 为柔性传感器的厚度，
mm；λ 为弦弧间的最大距离，mm；l 为两个支撑点
之间的距离，mm；ε 为柔性传感器的应变，%。
两条不同的响应曲线可以同时识别拉伸应变和
压缩应变，而不同变形可以从归一化电阻（∆R/R 0 ）
的变化中清晰地区分开来，如图 4d 所示。拉伸条件
下应变在 0~0.2%间变化时，传感器的灵敏度为 37；
在压缩条件下应变从 0~–0.2%间变化时，传感器的
灵敏度为 49。两种应变条件下电阻变化均表现出良
好的线性特性，这使其在传感弯曲变形中具有良好
的应用前景。
2.3 柔性应力传感器的循环稳定性
对 AgNPs@石墨烯柔性应力传感器在 2%应变
下进行 1000 次循环测试，结果见图 5。

图 4 固定在标尺上的柔性应力传感器，用于拉伸和压缩
模型实验（a）；两种弯曲模式（拉伸和压缩）的示
意图（b）；弯曲应变变形的示意图模型图像（c）；
拉伸和压缩应变下的电阻变化（d）
Fig. 4 Strain sensor attached on a ruler for tension and
compression model test (a); Demonstration for
tension and compression model (b); Parameters
under compression model (c); Resistance change
under different strain under tension and compression
model (d)
图 5 柔性应力传感器 1000 次循环测试
应力传感器向外弯曲（拉伸状态）和向内弯曲 Fig. 5 Stability test for the flexible strain sensor for 1000 cycles

（弯曲状态）会表现出不同的电阻信号。压缩模型 由图 5 可知，在拉伸循环的前期，AgNPs@石
中的应变（ε）可由式（2）、（3）得到。测试了 AgNPs@ 墨烯柔性应力传感器的归一化电阻略微下降。随着
石墨烯柔性应力传感器在弯曲周期下的性能，如图 拉伸过程的持续进行，传感器逐渐呈现出优秀的循
4a 和 b 所示。传感器在弯曲条件下的 ε 亦可通过以 环稳定性。这是因为，前期拉伸的过程中，AgNPs@
下关系推导： 石墨烯复合材料的导电网络被破坏进而发生重排，
2
(rh / 2)  2 ( / 2)l 2  [(r h / 2)  ] （2） 使整体导电网络变得更加完整，所以在前期的拉伸