本发明涉及石墨烯应变传感器的制备技术，具体涉及一种全向高稳定石墨烯应变传感器的制备方法及制备装置。
背景技术：
1、石墨烯因其优异的电学、光学和可拉伸性能，被广泛应用于柔性应变传感器制备领域。柔性应变传感器通常由弹性基底层、导电层、封装层等结构组成，各层之间的整合受到材料表面性质和界面结合力的限制，进而传感器的可靠性和耐久性也受到器件表界面性质的影响。在长时间加载和卸载过程中，传感层和柔性基底之间的界面承受循环剪切应力，由于易碎传感层与可拉伸弹性基底之间界面结合力较弱，往往使得传感层局部易剥落，导致柔性应变传感器的传感能力有限且功能不稳定，降低了柔性应变传感器的耐久性。
2、此外，由于柔性应变传感器中功能材料或结构的机电各向异性特征，以上传感器只在应变方向表现出高灵敏性，在非应变方向响应较低。在实际应用中，很多重要的场合如监测人体关节的弯曲和转动，需要能够拾取肌肉在各个方向上的机械信号，现有的柔性应变传感器只能检测一个方向的信息，难以准确及时反馈监测信号，阻碍了柔性应变传感器在远程医疗、人机交互领域的应用。
3、因此，如何在不失灵敏度的前提下，制备具有高稳定性高耐久性的柔性应变传感器是目前亟需解决的难题之一。
技术实现思路
1、本发明提供一种全向高稳定石墨烯应变传感器的制备方法及制备装置，解决目前柔性应变传感器存在传感层对柔性基底粘附力弱，传感层局部易剥落，以及只在某一应变方向敏感，难以实现全向传感的问题。
2、本发明所采用的技术方案为：一种全向高稳定石墨烯应变传感器的制备方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
3、步骤1)：将pdms前驱体和固化剂按照10:1比例混合均匀，混合后倒入容器中进行预固化，得到粘性pdms基底；
4、步骤2)：制备粘性石墨烯浆料，并将粘性石墨烯浆料装入注射筒；
5、步骤3)：将注射筒安装在粘性pdms基底正上方，使注射筒的针头正对粘性pdms基底中心，然后，使针头底端伸入粘性pdms基底内部，所述针头底端和粘性pdms基底上表面之间的距离为0.5mm～1.5mm；
6、步骤4)：将气泵与注射筒的活塞腔相连接，调整气泵压强为0.1mpa-0.2mpa，使粘性石墨烯浆料能够从针头稳定连续挤出，同时调控粘性pdms基底的移动速度，使粘性pdms基底按照预设图案轨迹运动，挤出的粘性石墨烯浆料被粘性pdms包裹，形成嵌入式石墨烯图案；
7、步骤5)：将具有嵌入式石墨烯图案的pdms基底置于烘箱中固化；
8、步骤6)：固化完成后，将嵌入式石墨烯图案从容器中剥离，形成具有pdms薄膜的石墨烯图案，在具有pdms薄膜的石墨烯图案两端沉积导电液，并接入导线，得到可拉伸石墨烯传感器。
9、进一步地，步骤4)中，所述预设图案为放射状图形。
10、进一步地，所述放射状图形可设置为放射曲线状或放射直线状。
11、进一步地，步骤2)中，粘性石墨烯浆料的粘度范围为3～10pa·s。
12、进一步地，步骤3)中，注射筒的针头底端也可置于粘性pdms基底上表面进行嵌入式石墨烯图案的打印。
13、进一步地，步骤1)中，预固化温度60～70℃，预固化时间5-30min。
14、进一步地，步骤4)中，粘性pdms基底的移动速度为0.01-1mm/s。
15、进一步地，步骤5)中，具有嵌入式石墨烯图案的pdms基底的固化温度为60～70℃，固化时间为2～4h。
16、进一步地，步骤6)中，在石墨烯图案两端沉积导电银浆，并接入铜导线，制备可拉伸石墨烯传感器。
17、本发明还提供一种全向高稳定石墨烯应变传感器的制备装置，其特殊之处在于，包括三维运动平台、加热板、粘性pdms基底、注射筒、气泵、温度控制器、工控机和运动控制器，所述三维运动平台上设置所述加热板，所述加热板上设置所述粘性pdms基底，所述注射筒设置在粘性pdms基底的正上方，所述气泵通过输气管路与注射筒的活塞腔相连通，用于推动注射筒的活塞挤压粘性石墨烯浆料；所述气泵和温度控制器分别与工控机电路连接，所述温度控制器设置在加热板上；所述运动控制器用于控制三维运动平台的空间运动。
18、本发明与现有技术相比具有以下有益效果。
19、一、本发明采用的一种全向高稳定石墨烯应变传感器的制备方法，先制作粘性pdms基底和粘性石墨烯浆料，然后，将注射筒设置在粘性pdms基底正上方，使注射筒的针头正对粘性pdms基底中心，调控注射筒内部压强和粘性pdms基底的移动速度，使挤出的粘性石墨烯浆料被粘性pdms包裹，形成嵌入式石墨烯图案，最后在石墨烯图案两端设置电极，并引出导线，制备成嵌入式全向传感器。本发明使用粘性石墨烯浆料在粘性pdms基底上打印嵌入式石墨烯图案，由于粘性石墨烯浆料从针头中稳定挤出，被打印到粘性pdms基底的石墨烯图案连续性强，没有直写断点，具有高分辨率的特点，同时，挤出的粘性石墨烯浆料被粘性pdms包裹，使石墨烯图案具备强粘附性，进而使石墨烯传感器表现出高稳定性和灵敏性。
20、二、本发明采用的一种全向高稳定石墨烯应变传感器的制备方法，将嵌入式石墨烯图案打印为放射状图形，使石墨烯传感器对多个刺激方向均有响应能力，以便进行实时监测和反馈全方位的信息，实现石墨烯传感器的全向高稳定性传感。另外，石墨烯传感器作为柔性应变传感器在各个方向具有拉伸性能，在监测人体关节的弯曲和转动应用中，能够拾取肌肉在各个方向上的机械信号，进而可准确及时反馈监测信号，促进了柔性应变传感器在远程医疗、人机交互领域的应用和发展。
1.一种全向高稳定石墨烯应变传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种全向高稳定石墨烯应变传感器的制备方法，其特征在于：步骤4)中，所述预设图案为放射状图形。
3.根据权利要求2所述的一种全向高稳定石墨烯应变传感器的制备方法，其特征在于：所述放射状图形可设置为放射曲线状或放射直线状。
4.根据权利要求3所述的一种全向高稳定石墨烯应变传感器的制备方法，其特征在于：步骤2)中，粘性石墨烯浆料的粘度范围为3～10pa·s。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种全向高稳定石墨烯应变传感器的制备方法，其特征在于：步骤3)中，注射筒的针头底端也可置于粘性pdms基底上表面进行嵌入式石墨烯图案的打印。
6.根据权利要求5所述的一种全向高稳定石墨烯应变传感器的制备方法，其特征在于：步骤1)中，预固化温度60～70℃，预固化时间5-30min。
7.根据权利要求6所述的一种全向高稳定石墨烯应变传感器的制备方法，其特征在于：步骤4)中，粘性pdms基底的移动速度为0.01-1mm/s。
8.根据权利要求7所述的一种全向高稳定石墨烯应变传感器的制备方法，其特征在于：步骤5)中，具有嵌入式石墨烯图案的pdms基底的固化温度为60～70℃，固化时间为2～4h。
9.根据权利要求8所述的一种全向高稳定石墨烯应变传感器的制备方法，其特征在于：步骤6)中，在石墨烯图案两端沉积导电银浆，并接入铜导线，制备可拉伸石墨烯传感器。
10.一种全向高稳定石墨烯应变传感器的制备装置，其特征在于，包括三维运动平台(1)、加热板(2)、粘性pdms基底(3)、注射筒(4)、气泵(5)、温度控制器(6)、工控机(7)和运动控制器(8)，所述三维运动平台(1)上设置所述加热板(2)，所述加热板(2)上设置所述粘性pdms基底(3)，所述注射筒(4)设置在粘性pdms基底(3)的正上方，所述气泵(5)通过输气管路与注射筒(4)的活塞腔相连通，用于推动注射筒(4)的活塞挤压粘性石墨烯浆料；所述气泵(5)和温度控制器(6)分别与工控机(7)电路连接，所述温度控制器(6)设置在加热板(2)上；所述运动控制器(8)用于控制三维运动平台(1)的空间运动。
