一种柔性石墨烯纳米墙磁场检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于磁场检测技术领域，涉及一种磁场检测装置，尤其涉及一种柔性石墨烯纳米墙磁场检测装置。
【背景技术】
[0002]环境中的磁场作用于铁磁性材料后，铁磁性材料会受到磁场吸引力作用，从而挤压石墨烯纳米墙导致磁场强度变化转变为电信号，依据此原理制成磁场检测装置。通过磁场检测装置对环境进行磁场强度测量，广泛应用于科学研究、国防建设、工业生产、日常生活等领域。现在弱磁场检测应用主要在以下几个方面:(I)磁场的检测。弱磁场检测技术是地磁常规和地震预兆检测的最适用的技术；(2)电磁参数检测。电流磁调制放大器在电量高分辨率、高精度校验测量和在控制领域中独树一帜，解决了为弱电流信号调制放大的关键技术。弱磁场磁强计可以用于测量磁性材料的样品或者铁磁器件的某些特性；(3)工程检测。材料和零件的磁性分拣和残磁检测。利用磁通门技术可以通过测量机动车量的磁场，来鉴别汽车类型，还可以检测物质中的杂质含量，更可以通过对一些材料作非破坏性检测，进而检测其内部的缺陷；(4)现代弱磁场测量技术在生物工程、磁医疗、磁化学等方面也有重要的应用。比如:核磁共振CT、月巾磁诊断仪、胃磁诊断仪、超导磁源成像装置。但磁场检测设备存在价格昂贵、功耗大、灵敏度低、测量精度低、稳定性差等缺点，并且常规的磁场检测装置通常是刚性的，不适于在人体等场合使用。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种石墨烯纳米墙磁场检测装置，克服现有磁场检测装置设备普遍存在的价格昂贵、功耗大、灵敏度低、测量精度低、稳定性差等问题，并具有柔性衬底，可广泛应用于人体等需要柔性磁场检测装置的场合。
[0004]为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0005]1、一种柔性石墨烯纳米墙磁场检测装置，所述检测装置包括检测件以及平行电极，所述检测件由压力敏感层，磁场感应层以及柔性衬底组成，所述压力敏感层和磁场感应层粘附于柔性衬底两侧，所述平行电极设置于压力敏感层表面，所述压力敏感层为石墨烯纳米墙。
[0006]优选的，所述石墨稀纳米墙的厚度为0.3-10微米。
[0007]优选的，所述磁场感应层为铁磁性材料粉末涂层。
[0008]更优选的，所述铁磁性材料粉末涂层为粒度在150?500μπι、重量为0.1g的还原铁粉。
[0009]优选的，所述柔性衬底为PDMS、TPE、TPU任一种。
[0010]优选的，所述平行电极为金电极、铂电极、银电极、镓铟电极或铝电极中任一种。[0011 ] 2、所述柔性石墨烯纳米墙磁场检测装置的制备方法，具体步骤如下:
[0012]I)基底清洗:将基底置于丙酮、乙醇和去离子水中分别超声清洗4-6min，用氮气吹干备用；
[0013]2)生长石墨烯:将干燥后的基底置于CVD系统真空腔体中，向真空腔体通入氢气与甲烷的混合气，在温度为500-800°C，压强为5-500Pa条件下生长25-35min，得石墨烯纳米m;
[0014]3)涂覆柔性衬底材料:在石墨烯纳米墙表层涂覆柔性衬底材料，然后在真空烘箱中固化I小时；
[0015]4)涂覆磁场感应层材料:将石墨烯纳米墙从基底上剥离，并在柔性衬底材料上涂覆磁场感应层材料；
[0016]5)制作电极:在石墨烯纳米墙上通过热蒸镀、直流磁共溅射、丝网印刷或光刻中任一种方法制作一对平行电极。
[0017]优选的，所述基底为铜箔、硅或石英中任一种。
[0018]优选的，所述步骤2)中氢气与甲烷的体积比例为2:3，温度控制为550°C，生长时间控制为30min。
[0019]优选的，所述步骤3)中控制烘箱温度为100°C。
[0020]本发明的有益效果在于:由于采用石墨烯纳米墙作为磁场检测装置的磁场检测敏感层，而磁场检测装置的灵敏度与石墨烯墙的力敏特性直接相关。石墨烯纳米墙是三维结构，比表面积大，对应力应变其电阻变化明显，而且化学稳定，与磁场检测敏感层结合，和有效将磁场信息转变成电阻电流信息。与现有技术相比，本发明的柔性石墨烯纳米墙磁场检测装置及其制备方法的有益效果在于:克服了现有常规磁场检测装置的不足，具有功耗低、灵敏度高、测量精度高、稳定性高等优点，同时由于采用了柔性衬底，可广泛应用于人体等需要柔性磁场检测装置的场合。
【附图说明】
[0021]为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本实用新型提供如下附图:
[0022]图1表示制备柔性石墨烯纳米墙磁场检测装置的步骤流程示意图；
[0023]图2表示石墨烯纳米墙薄膜的SEM图；
[0024]图3表示石墨烯纳米墙薄膜的拉曼光谱图；
[0025]图4表示柔性石墨烯纳米墙磁场检测装置的应用示意图；
[0026]图5表示石墨烯纳米墙薄膜磁场检测装置在不同磁场检测下电阻响应的变化曲线；
[0027]上图中，其中I表示石墨烯纳米墙薄膜，2表示平行电极，3表示柔性衬底，4表示磁场感应层，5表示基底。
【具体实施方式】
[0028]下面对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
[0029]本实用新型所制备柔性石墨烯纳米墙磁场检测装置包括检测件以及平行电极，所述检测件由压力敏感层，磁场感应层以及柔性衬底组成，所述压力敏感层和磁场感应层粘附于柔性衬底两侧，所述平行电极设置于压力敏感层表面，所述压力敏感层为石墨烯纳米
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[0030]实施例1
[0031]按照如图1所示的制备步骤流程示意图制备柔性石墨烯纳米墙磁场检测装置，其中I表示石墨烯纳米墙薄膜，2表示平行电极，3表示柔性衬底，4表示磁场感应层，5表示基底。
[0032]具体步骤如下:
[0033]I)基底清洗:将基底5(铜箔)置于丙酮、乙醇和去离子水中分别超声清洗5min，用氮气吹干备用；
[0034]2)生长石墨烯:将干燥后的基底5(铜箔)置于CVD系统真空腔体中，向真空腔体通入体积比例为2:3氢气与甲烷的混合气，在温度为550°C，压强为20Pa条件下生长30min，得石墨烯纳米墙薄膜1，对石墨烯纳米墙薄膜I进行电子显微镜扫描，得到SEM图如图2所示，从图2可看出所制备得到的石墨烯纳米墙薄膜I分布均匀，并且比表面积较大;对石墨烯纳米墙薄膜I进行拉曼光谱分析，谱图如图3所示，从图3可看出表征石墨烯的明显特征峰；
[0035]3)涂覆柔性衬底材料:在石墨烯纳米墙薄膜I表层涂覆PDMS3，然后在真空烘箱中温度为100°C条件下固化I小时；
[0036]4)涂覆磁场感应层材料:将石墨烯纳米墙薄膜I从基底5(铜箔)上剥离，并在柔性衬底材料上涂覆磁场感应层4，所述磁场感应层所用材料为粒度在150?500μπι、重量为0.1g的还原铁粉；
[0037]5)制作电极:在石墨烯纳米墙薄膜I上通过直流磁共溅射制作一对平行电极2 (银电极)。
[0038]将实施I制备的检测装置按照图4所示的柔性石墨烯纳米墙磁场检测装置的应用示意图进行在不同磁场检测下电阻响应测试，得到如图5所示的电阻响应的变化曲线图，从图可看出此检测装置导电性能好、电学性能稳定等特点。
[0039]实施例2
[0040]按照如题I所示的制备步骤流程示意图制备柔性石墨烯纳米墙磁场检测装置，具体步骤如下:
[0041]I)基底清洗:将基底5(石英)置于丙酮、乙醇和去离子水中分别超声清洗5min，用氮气吹干备用；
[0042]2)生长石墨烯:将干燥后的基底5(石英)置于CVD系统真空腔体中，向真空腔体通入体积比例为2:3氢气与甲烷的混合气，在温度为700°C，压强为压强为10Pa条件下生长25min，得石墨稀纳米墙薄膜I ；
[0043]3)涂覆柔性衬底材料:在石墨烯纳米墙薄膜I表层涂覆TPU 3，然后在真空烘箱中温度为100°C条件下固化I小时；
[0044]4)涂覆磁场感应层材料:将石墨烯纳米墙薄膜I从基底5(石英)上剥离，并在柔性衬底材料上涂覆磁场感应层4，所述磁场感应层所用材料为粒度在150?500μπι、重量为0.1g的还原铁粉；
[0045]5)制作电极:在石墨烯纳米墙薄膜I上通过直流磁共溅射制作一对平行电极2 (银电极)。
[0046]将实施例2制备的检测装置也同样进行电阻响应测试，其也具有导电性能好、电学性能稳定等特点。
[0047]最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的范围。
【主权项】
1.一种柔性石墨烯纳米墙磁场检测装置，其特征在于，所述检测装置包括检测件以及平行电极，所述检测件由压力敏感层，磁场感应层以及柔性衬底组成，所述压力敏感层和磁场感应层粘附于柔性衬底两侧，所述平行电极设置于压力敏感层表面，所述压力敏感层为石墨稀纳米墙O2.根据权利要求1所述柔性石墨烯纳米墙磁场检测装置，其特征在于，所述石墨烯纳米墙的厚度为0.3-10微米。3.根据权利要求1所述柔性石墨烯纳米墙磁场检测装置，其特征在于，所述磁场感应层为铁磁性材料粉末涂层。4.根据权利要求3所述柔性石墨烯纳米墙磁场检测装置，其特征在于，所述铁磁性材料粉末涂层为粒度在150?500μπι、重量为0.1g的还原铁粉。5.根据权利要求1所述柔性石墨烯纳米墙磁场检测装置，其特征在于，所述柔性衬底为PDMS、TPE、TPU 任一种。6.根据权利要求1所述柔性石墨烯纳米墙磁场检测装置，其特征在于，所述平行电极为金电极、铂电极、银电极、镓铟电极或铝电极中任一种。
【专利摘要】本实用新型公开了一种柔性石墨烯纳米墙磁场检测装置，所述检测装置包括检测件以及平行电极，所述检测件由压力敏感层，磁场感应层以及柔性衬底组成，所述压力敏感层和磁场感应层粘附于柔性衬底两侧，所述平行电极设置于压力敏感层表面，所述压力敏感层为石墨烯纳米墙。本实用新型提供的柔性石墨烯纳米墙电阻式磁场检测装置克服了现有常规磁场检测装置的不足，具有功耗低、灵敏度高、测量精度高、稳定性高等优点，同时由于采用了柔性衬底，可广泛应用于人体等需要柔性磁场检测装置的场合。
【IPC分类】G01R33/038
【公开号】CN205280917
【申请号】CN201521054474
【发明人】魏大鹏, 袁康, 杨俊 , 孙泰, 于乐永, 申钧, 史浩飞, 杜春雷
【申请人】中国科学院重庆绿色智能技术研究院
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2015年12月16日