基于激光诱导石墨烯的传感器如何检测排球运动
时间:2022-12-27
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来源:石墨烯网
最近，将多种聚合物衬底转换为激光诱导石墨烯（LIG）已成为制造图案化石墨烯基可穿戴电子器件的单一步骤方法，在传感、驱动和能量存储方面具有广泛的应用。与传统石墨烯设计相比，激光诱导热解技术具有许多优点：环保、可设计图案、卷对卷生产和可控形态。青岛大学纺织服装学院曲丽君教授、田明伟教授等研究人员在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊发表名为“Wearable and Flexible Multifunctional Sensor based on Laser-Induced Graphene for the Sports Monitoring System”的论文，研究通过从商用聚酰亚胺（PI）膜上层压LIG，设计了可穿戴的柔性石墨烯基应变和压力传感器。
将制备的LIG转移到薄的聚二甲基硅氧烷（PDMS）片材上，该片材在弹性棉运动织物内交织，织物胶用作可穿戴传感器。单个LIG/PDMS层用作应变传感器，并且设计了两层LIG/PDS（x和y激光定向膜）的垂直堆叠用于压力传感。这一新设计的石墨烯织物（IGT）传感器在排球运动服中执行四项功能，包括排球接收检测、阻挡对手球员传球时手指触碰犯规检测、扣球力测量和球员位置监测。廉价的传感器可以帮助运动员训练，并帮助教练制定比赛策略。
图2.扫描电镜、拉曼光谱和 XPS 的示意图。（a） LIG/PI胶片的SEM图像。（b） LIG/PDMS的诱导石墨烯线。（c） LIG/PDMS的横截面图。（d） IGT传感器的拉曼光谱。（e） XPS对LIG和聚酰亚胺薄膜（PI）的调查比较。（f） LIG/PI和LIG/PDMS的C 1s XPS频谱。
图4.IGT压力传感器的机械和电气性能测试。
图6.实时球员位置、扣球效果、排球接球测试监控、手指触球犯规检测。
综上所述，设计了一种柔性可穿戴的诱导石墨烯应变和压力传感器，并具有四个功能（位置测量、击球、接收统计和阻塞）并应用于排球运动。IGT传感器的出色线性度使其适用于其他运动应用。这项研究为现代体育中可穿戴电子设备的使用提供了革命性的IGT传感器和实用技术。