石墨烯氣凝膠是現(xiàn)存最輕的材料，它還是一種高強度、高孔隙率的材料。由于石墨烯氣凝膠是一種具有很高內(nèi)表面積的碳材料，因此近年來被用作超級電容器的電極材料。

據(jù)麥姆斯咨詢報道，近日，西佛羅里達大學（University of West Florida）的研究人員在IEEE Open Journal of Instrumentation and Measurement期刊上發(fā)表了題為“Ultrahigh-Sensitivity Pressure Sensor with Graphene Aerogel Electrodes”的文章，提出了一種利用石墨烯氣凝膠作為電極的新型高靈敏度壓力傳感器。其基本思想是在對電極施加壓力時構建一個可變超級電容器。

基于石墨烯氣凝膠電極的壓力傳感器組件，兩個黑色圓柱體是石墨烯氣凝膠電極。

本項研究工作所提出的壓力傳感器主要由液體電解質(zhì)和兩個石墨烯氣凝膠電極組成。在當前應用中，電解質(zhì)是碳酸丙烯酯，其中溶解有四氟硼酸四乙基銨（TEA/BF4）離子鹽。當對石墨烯氣凝膠電極施加壓力時，液體電解質(zhì)會滲透到電極的孔隙中，從而獲得可變超級電容器。該傳感器對小于0.1 Pa的壓力敏感。研究人員對傳感器的精度、非線性和響應時間等特性進行了全面分析。這種新型傳感器的優(yōu)點是對極低壓力（0.1 Pa至10 Pa）具有優(yōu)異的靈敏度。

基于石墨烯氣凝膠電極的壓力傳感器的基本原理

該壓力傳感器可以很容易地與Arduino電路板集成，形成一個完整的（獨立的）壓力測量系統(tǒng)。傳感器連接在Arduino板的接地端和模擬輸入端之間。該傳感器本質(zhì)上是一個可變電容，通過進一步將傳感器連接到一個已知阻值的電阻上，就可以測量出電容。

集成傳感器-Arduino壓力測量系統(tǒng)

新型壓力傳感器的實際應用：改進的數(shù)字壓力計

總而言之，研究人員開發(fā)了一種超高靈敏度的壓力傳感器。這種新型傳感器由液體電解質(zhì)和兩個石墨烯氣凝膠電極組成。當對電極施加壓力時，這種結構產(chǎn)生可變的超級電容器。該傳感器可以輕松測量極低的壓力（小于0.1 Pa）。在壓力為0.1 Pa時，測量誤差約為0.5%，在最大讀數(shù)10 Pa時，測量誤差約為1.2%。在-10°C溫度下，非線性誤差約為FSO（滿量程輸出值）的1.3%，在+80°C溫度下，非線性誤差約為FSO的4.0%。除了廣泛的研究和開發(fā)應用之外，該壓力傳感器還將在醫(yī)療儀器、制造、潔凈室等應用中發(fā)揮作用。

審核編輯：劉清