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【石墨烯，因其卓越的结构和电学特性，被作为传感材料用于传感器】
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每个感觉毛细胞包括一个细长的导管、椭圆囊和壶腹 。 感觉毛细胞充满了一种称为内淋巴的生物液体 ， 其机械性能与水非常相似 。 位于壶腹中的感觉毛束因头部运动引起的内淋巴流的运动而变形 。 科学家已经进行了许多数值研究来分析毛细胞在振荡运动中的变形 。 然而 ， 很少有关于前庭系统的实验性研究 。 在过去的二十年中 ， 大多数实验分别使用加速度计和陀螺仪来检测线性运动和旋转运动 。
近年来 ， 通过从大自然中获得灵感来模拟感觉毛细胞内的感觉毛细胞来制造合适的流量传感器已迅速受到研究人员的关注 。 研究人员使用位于U形通道中的离子聚合物-金属复合材料嵌入式杯形结构制造了压力梯度传感器 。 他们的工作只研究了偶极子振动引起的压力差 。 石墨烯因其卓越的结构和电学特性而被公认为用于模拟生物传感器的有前途的传感材料 。 石墨烯由富勒烯和碳纳米管的二维类似物组成 ， 六方晶格中具有单原子厚度 。
由于其不寻常的结构 ， 石墨烯及其副产品表现出许多显着的特性 ， 包括高平面、高弹性、可调光学特性和高机械强度 。 此外 ， 石墨烯具有高信噪比 ， 允许在室温下检测到小的电扰动 ， 使其对广泛的传感应用具有吸引力 ， 包括电化学生物传感器、流量传感器、可拉伸应变传感器和气体传感器 。 石墨烯的突出特点是其压阻效应 ， 导致石墨烯的电阻率随施加的应变呈线性变化 。
然而 ， 由于在单轴应变下石墨烯中的带隙没有打开 ， 因此将这种材料用于需要高压阻灵敏度的应用具有挑战性 。 例如 ， 科学家最近开发了一种柔性流量传感器 ， 该传感器具有基于悬臂的结构 ， 带有微柱和柔性应变仪 ， 由乙醇和石墨烯纳米片的溶液制成 。 在循环拉伸-压缩测试下 ， 石墨烯溶液应变计显示应变系数为三十七 ， 为了提高灵敏度 ， 已经进行了许多研究以优化石墨烯的结构 。 第一次 ， 李等人通过使石墨烯微米带相交来制造基于石墨烯的机织织物 。
这种结构与平面网络结构相比具有显着的优势 ， 例如高渗透性和更好的机械性能 。 后来 ， 石墨烯的超高灵敏度是通过使用具有五百规格因子的粗纺织物结构实现的 ， 用于应变低于百分之二 。 与图案化石墨烯的平面网络结构相比 ， 石墨烯机织织物在打开的间隙和交错的带之间产生很大的界面电阻 ， 从而提高了灵敏度 。 然而 ， 同时提高流量传感器的可拉伸性或可弯曲性和灵敏度一直是一项重大挑战 。
科学家制作了基于垂直生长的石墨烯纳米片的微化流量传感器 ， 具有穿透的迷宫状网络 ， 特别适用于振荡和旋转流动的应用 。 石墨烯纳米片是在由等离子体增强化学气相沉积工艺生产的基板上垂直定向的二维石墨烯纳米片 。 与大多数水平生长的石墨烯基传感器相比 ， 垂直取向的石墨烯纳米片具有许多优势 ， 因为它具有开放的、交织的三维结构 ， 可快速传输分析物分子 ， 并且具有能够防止石墨烯重新堆叠的机械刚性结构所提出的流量传感器由作为传感组件的石墨烯纳米片组成 ， 铸入石墨烯纳米片的开孔中 ， 形成一个灵活的压阻式传感器 。
为了证明流量传感器的这些特性 ， 研究人员进行了实验来研究传感器对空气和水中的谐波运动球体的响应 ， 以及对直通道中水的稳态流动的响应 。 最后 ， 为了演示其应用 ， 传感器被嵌入到仿生半圆形管道中 ， 并安装在能够模仿人类头部运动的转台上 。 此外 ， 通过用环形管代替半规管来评估流量传感器的有效性 ， 然后比较结果 。
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