三维离子液体栅控石墨烯场效应应变传感器

实现具有高灵敏度和可调谐应变系数的柔性应变传感器是一项挑战。为应对这一挑战，我们报道了一种离子液体栅控的三维石墨烯场效应应变传感器。该三维石墨烯中的电荷载流子浓度通过外加电场进行调制，这得益于在石墨烯与离子液体界面处形成的全方位自组装双电层电容。应变导致微观褶皱的折叠与展开以及石墨烯网络中裂纹的形成，从而改变晶体管行为。石墨烯的机械形变也改变了其带隙，提供了固有的应变敏感性。由于在源极和漏极端子之间存在多条电荷载流子流动路径，三维网络的使用确保了稳健的操作。有趣的是，改变外加偏压可以调谐这种基于石墨烯晶体管的应变传感器的应变系数。在 0.5% 至 35% 的不同拉伸应变值下测量了传感器的电流-电压特性。我们的结果表明，该传感器在较大的应变范围内保持了场效应特性；此外，它实现了高达 68% 的应变系数可调性。我们还报道了在不同幅度和频率下的循环测量，展示了其作为高灵敏度应变传感器的可重复性和稳健性。