在海洋应用中使用激光诱导的石墨烯压力传感器的实用考虑
Tessa Van Volkenburg1, Daniel Ayoub1, Andrea Alemán Reyes2
1Research and Exploratory Development Department, Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, Laurel, MD 20723, USA.
Sensors (Basel, Switzerland)
|November 25, 2023
概括
激光诱导的石墨烯 (LIG) 压力传感器显示出深海深度感应的前景. 用聚二甲基西洛 (PDMS) 封装显著提高了热稳定性,为实际的LIG/PDMS复合传感器铺平了道路.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 海洋学 海洋学 海洋学
- 传感器技术 传感器技术
背景情况:
- 小型,低功耗,廉价的海洋深度传感器对于海上安全和环境监测至关重要.
- 激光诱导石墨烯 (LIG) 压电阻传感器提供快速制造和大动态范围.
- 探索LIG集成到可检测的深海 (1公里) 深度传感器是必不可少的.
研究的目的:
- 评估散装LIG集成到深海深度传感器中的实用性.
- 在海洋条件下描述LIG传感器的压电阻响应.
- 研究减轻热敏度和改善海水隔离的方法.
主要方法:
- 实验设计 (DOE) 以优化LIG制造参数 (线条长度,宽度,速度,功率).
- 单轴压缩和热测试 (0-25°C,高达10.3MPa) 的LIG传感器.
- 评估聚二甲基西洛 (PDMS) 封装用于热和电隔离.
主要成果:
- 裸体LIG传感器显示温度 (ΔR ≈ 30 kΩ) 与压力 (ΔR ≈ 1-15 kΩ) 相比,阻力变化更高.
- PDMS封装显著减轻了热效应 (ΔR ≈ 0.3 kΩ).
- LIG/PDMS复合结构显示出改善深海深度传感的潜力.
结论:
- 合规涂层是必要的,以隔热和电气隔离LIG痕迹从海水.
- 在基于LIG的深度传感器中,PDMS封装提供了一种可行的解决方案,用于热阻尼.
- 建议进行进一步的研究,以验证LIG/PDMS平台的全球部署.
