一种用于设备壳体细微形变检测的石墨烯探测元件的制作方法

本发明涉及一种石墨烯探测元件，尤其是一种运用于设备壳体细微形变检测的石墨烯探测元件。

背景技术：

壳体细微形变检测主要多应用于飞机机体的检测，武器装备的壳体检测，以及精密仪器的壳体检测，如飞机使用过程中，由于使用过载、操作错误或维护不当等原因，常常会造成飞机结构的损失，如飞机接口产生裂纹、变形撞伤等。这些损伤降低了飞机结构的强度、刚度，影响飞机的气动性能。

目前，壳体形变检测主要有两种方法，一种是用显微镜人工检测，另一种是利用专门的检测仪器，如超声波探测，X射线探测。人工检测的方式比较简单但不精确，工作量大，检测仪器能精确检测，但不利于携带、实时检测，成本通常较高。

技术实现要素：

针对上述存在的技术问题，本发明提供一种用于设备壳体细微形变检测的石墨烯探测元件，对设备壳体的微变形感应灵敏准确。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种用于设备壳体细微形变检测的石墨烯探测元件，包括电路板，所述电路板上开有镂空；所述电路板位于镂空处的两面分别贴有石墨烯导电薄膜；所述石墨烯导电膜附于绝缘的弹性基层上，且上下两层石墨烯导电薄膜相对设置；石墨烯导电膜与电路板之间设置有贴合电极。将该元件粘贴于设备需检测的部位，当壳体受力形变引起上下两层石墨烯的有效接触面积发生变化，从而引起上下石墨烯层导通阻抗的变化，通过检测这个阻抗变化，来计算外部应力的大小，进一步推算出设备壳体的形变量。

作为一种改进，所述石墨烯导电膜为三维石墨烯薄膜，以增强石墨烯在细微压力作用下的弹性形变能力，从而提高压力传感的灵敏度。

作为一种优选，所述石墨烯导电膜图形化为圆柱形、方柱形、圆锥形、方锥形中的一种。且上下石墨烯导电膜图形化后的形态相互啮合。便于啮合紧密，提高灵敏度。

作为一种优选，所述石墨烯导电薄膜厚度为100nm～2um，图形化后的形态底部直径或者宽度为为100nm～100um。

作为一种优选，所述基层由PDMS、TPU、Ecoflex、PET中的一种制作。

作为一种优选，所述基层的厚度为0.1 um～500um。

作为一种优选，所述石墨烯导电膜方阻为10～1000Ω/□。

作为一种优选，所述贴合电极为银浆，以适应有效可靠的欧姆接触。

作为一种改进，还包括从贴合电极引出的引出线端子。便于与其他元件进行连接。

作为一种优选，所述电路板为FPC柔性电路板，其厚度为0.1～0.2mm。在提供足够镂空高度的前提下，使用柔性电路板与被检测设备壳体更加贴合，使得检测元件更加的灵敏。

本发明的有益之处在于：具有上述结构的石墨烯探测元件，实现了壳体细微形变探测，具有抗挤压，高灵敏度、轻薄、低成本、绿色环保的有点，为设备健康状态的检测奠定基础。其压力感应范围为0.1Pa～10kPa，其应用包括武器设备壳体的探测，飞机机体形变探测，船舶船体形变探测、精密仪器的壳体形变探测等。

附图说明

图1为本发明的俯视图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为石墨烯导电膜图形化后的形态。

图中标记：1 电路板、2石墨烯导电膜、3镂空、4贴合电极、5引出线端子、6基底。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1、图2、图3所示本发明包括电路板1，电路板1为FPC柔性电路板，其厚度为0.1～0.2mm。所述电路板1上开有镂空3；所述电路板1位于处镂空3的两面分别贴有石墨烯导电薄膜2；所述石墨烯导电膜2附于绝缘的弹性基层6上，且上下两层石墨烯导电薄膜2相对设置；石墨烯导电膜2与电路板1之间设置有贴合电极4。

石墨烯导电膜2为三维石墨烯薄膜。所述石墨烯导电膜2图形化为圆柱形、方柱形、圆锥形、方锥形中的一种。且上下石墨烯导电膜2图形化后的形态相互啮合。石墨烯导电薄膜2厚度为100nm～2um，图形化后的形态底部直径或者宽度为为100nm～100um。石墨烯导电薄膜2采用规模化的CVD方法制备，并大面积转移至基底上，方阻为10～1000Ω/□。

基层6由PDMS、TPU、Ecoflex、PET中的一种制作，厚度为0.1 um～500um。

贴合电极4为银浆，还包括从贴合电极4引出的引出线端子5。

作为最佳实施例，所述石墨烯导电薄膜2层采用CVD生长石墨烯制成，可在生长并图形化后，直接转移到柔性基底6上，，，方阻为200Ω/□。石墨烯导电薄膜2的图形化通过光刻、刻蚀的方法实现；FPC柔性电路板层，设计厚度应满足在0.15mm；贴合电极层4选用导电银浆，厚度控制在不大于0.1mm。引出线端子5可选用市面普通的PCB接线端子台。基底6连同石墨烯导电薄膜2贴合电极层4与FPC柔性电路板进行欧姆接触 ，最后通过引出线端子5将信号传输给后端处理模块。引出线端子5为两个，分别设置在电路板1的上下表面，并分别与石墨烯导电薄膜2两端的贴合电极4连接。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。