在兩個不同的結(jié)構(gòu)上，只要使所述拉伸端能夠沿液體流動的方向拉伸即可。
[0049]優(yōu)選的，為了讓所述流量傳感器裝置的傳感靈敏度更高，所述導(dǎo)線3連接的位置具有優(yōu)選的方式。如圖1所示，一支導(dǎo)線3可以連接在石墨烯傳感元件2靠近固定端的位置上，另一支導(dǎo)線3可以連接在石墨烯傳感元件2靠近拉伸端的位置上。當(dāng)所述石墨烯傳感元件2被拉伸時，兩支導(dǎo)線3之間相距的距離較大，相應(yīng)的其間的電阻變化也就更大，這種連接方式能夠使監(jiān)測電流產(chǎn)生更大的變化。本發(fā)明并不限制所述導(dǎo)線3必須以這種形式連接，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以將導(dǎo)線3連接在所述石墨烯傳感元件2的不同位置。
[0050]特別的，如圖2所示，所述滑槽4可以是矩形槽，所述滑桿51也可以為矩形桿。這種形式的滑桿51受到液體推動、拉伸所述柔性載體I時，不會由于流體不均勻的推力而出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。
[0051]另外，本發(fā)明對所述裝置各部件的材料有優(yōu)選的方案。為了防止液體對器件的損壞，所述第一基座61、第二基座62、受力件以及滑槽4和滑桿51應(yīng)采用耐腐蝕的材料制成。所述柔性載體I的材料可以是聚二甲基氧烷等高分子材料，一方面，所述柔性載體I需要足夠的彈性以使所述裝置能夠準(zhǔn)確的反應(yīng)流體流量的信息，另一方面，為了防止導(dǎo)線3、傳感元件受到液體的損壞，出現(xiàn)短路、腐蝕等現(xiàn)象，所述柔性載體I優(yōu)選為絕緣疏水材料，能夠防止液體在其表面停留、滲入，防止其內(nèi)部的傳感元件與外部液體電導(dǎo)通。
[0052]如圖1-3所示，所述石墨烯傳感元件2可以是矩形的石墨烯網(wǎng)，石墨烯網(wǎng)在各個方向上都具有伸縮變形的能力，能夠精確的反映液體流動的情況。所述導(dǎo)線3可以分別連接在石墨烯網(wǎng)的上端和下端，監(jiān)測石墨烯網(wǎng)在上下方向上的形變情況，還可以加設(shè)其它連接在石墨烯網(wǎng)不同位置處的導(dǎo)線3，以監(jiān)測石墨烯網(wǎng)在其它方向上的形變。另外，所述石墨烯傳感元件2還可以由多條平行于所述滑槽4的方向的石墨烯纖維組成。所述多條石墨烯纖維可以在所述柔性載體I的中間部分分為多條石墨烯纖維，在固定端和拉伸端附近匯在一起，以便于連接導(dǎo)線3。平行于滑槽4方向的石墨烯纖維能夠在該方向上產(chǎn)生形變，監(jiān)測這一方向上的液體流量變化。
[0053]本發(fā)明提供的柔性載體I和石墨烯傳感元件2的使用情況如圖3、4所示。流體未對受力件施加作用力時，如圖3所示，所述柔性載體I和石墨烯傳感元件2保持原始的長度。當(dāng)流體對所述受力件施加作用力時，如圖4所示，所述柔性載體I和石墨烯傳感元件2被拉伸變長。產(chǎn)生形變的石墨烯傳感元件2內(nèi)阻產(chǎn)生變化，從而改變監(jiān)測信號的電流大小，以使外部設(shè)備監(jiān)測、計算實際液體流量。
[0054]另一方面，本發(fā)明還提供了制造所述流量傳感器裝置的方法。在制造方法的第一個實施例中，包括:
[0055]步驟A、提供生長襯底，在所述生長襯底上形成石墨稀傳感元件；
[0056]步驟B、在所述石墨稀傳感元件周圍形成柔性載體，所述石墨稀傳感元件從所述柔性載體中露出；
[0057]步驟C、在露出的所述石墨稀傳感元件上連接兩支導(dǎo)線；
[0058]步驟D、將所述柔性載體的固定端固定在第一基座上，在所述柔性載體的拉伸端固定受力件。
[0059]在所述步驟A中，可以提供網(wǎng)格狀或者線形的生長襯底，例如可以是是銅絲網(wǎng)或者銅絲。將所述生長襯底放入反應(yīng)室中，通過控制爐氣成分和溫度，可以使用化學(xué)氣相沉積的方式在所述生長襯底表面生長石墨烯，構(gòu)成石墨烯傳感元件。在所述步驟B中，可以將表面生長有石墨烯的生長襯底放入澆注模具中，在所述生長襯底周圍澆注聚二甲基氧烷或其他高分子材料，構(gòu)成所述柔性載體。所述柔性載體與所述石墨烯傳感元件緊密接合，以使所述柔性載體產(chǎn)生形變時，所述石墨烯傳感元件隨所述柔性載體一同形變。特別的，所述石墨烯傳感元件的一部分上沒有澆注，從所述柔性材料中露出。之后步驟C在露出的石墨烯傳感元件上連接導(dǎo)線。最后，步驟D將所述柔性載體的一端固定在第一基座上，在柔性載體的另一端上固定受力件，受力件和拉伸端配合固定在所述滑槽中，以便所述受力件帶動所述拉伸端沿所述滑槽的方向拉伸、收縮。
[0060]特別的，在所述步驟A之后，應(yīng)將所述生長襯底刻蝕去除。亥Ij蝕去除的步驟可以緊接在步驟A之后進(jìn)行，也可以在步驟B之后、步驟C之前進(jìn)行。如果緊接在步驟A之后進(jìn)行，則只留下石墨稀傳感元件，例如石墨稀網(wǎng)或石墨稀纖維。將所述石墨稀傳感元件固定到饒注模具中，以供進(jìn)行步驟B。如果在步驟B之后刻蝕生長襯底，則由于已經(jīng)在石墨烯傳感元件周圍形成了柔性載體，則刻蝕掉生長襯底后，會在所述柔性載體中留下網(wǎng)狀或纖維狀石墨烯管道。這種石墨烯管道的電阻隨形變量的變化具有更大的變化量，但是石墨烯管道容易損壞，可能出現(xiàn)傳感器裝置斷路的現(xiàn)象。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際使用的情況，選擇刻蝕生長襯底步驟在加工工藝中的順序，本發(fā)明不對此進(jìn)行限制。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以使用其他的方式制成石墨烯傳感元件，例如使用氧化石墨烯溶液和凝固浴等制劑，本發(fā)明對此也不進(jìn)行具體限制。
[0061 ] 在制造方法的第二實施例中，包括:
[0062]步驟A、提供生長襯底，在所述生長襯底表面形成石墨烯傳感元件；
[0063]步驟B、在所述石墨稀傳感元件上連接兩支導(dǎo)線；
[0064]步驟C、在所述石墨稀傳感元件周圍形成柔性載體，所述石墨稀傳感元件完全密封在所述柔性載體中；
[0065]步驟D、將所述柔性載體的固定端固定在第一基座上，在所述柔性載體的拉伸端固定受力件。
[0066]制造方法的第二實施例與第一實施例的區(qū)別在于，在形成石墨烯傳感元件之后，先在其上連接導(dǎo)線，之后再在其周圍形成柔性載體。這樣，柔性載體可以將石墨烯傳感元件完全密封，無需留出用于連接導(dǎo)線的部分。導(dǎo)線與石墨烯傳感器的連接點也被柔性載體封住。在第二實施例中，刻蝕生長襯底的步驟一般緊接著步驟A進(jìn)行，在所述步驟B中，所述導(dǎo)線直接連接在石墨烯網(wǎng)或石墨烯纖維上。
[0067]雖然已經(jīng)通過例子對本發(fā)明的一些特定實施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，以上例子僅是為了進(jìn)行說明，而不是為了限制本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，可在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，對以上實施例進(jìn)行修改。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求來限定。
【主權(quán)項】
1.一種流量傳感器裝置，其特征在于，包括: 柔性載體(I)，所述柔性載體(I)具有固定端和拉伸端； 石墨烯傳感元件(2)，所述石墨烯傳感元件(2)容置在所述柔性載體(I)中，且所述石墨烯傳感元件(2)與所述柔性載體(I)緊密結(jié)合； 導(dǎo)線(3)，所述流量傳感器裝置包括兩支導(dǎo)線(3)，所述導(dǎo)線(3)分別連接在所述石墨稀傳感元件(2)上； 第一基座(61)，所述柔性載體(I)的固定端與所述第一基座￠1)固定連接； 滑槽(4)和受力件，所述受力件滑動安裝在所述滑槽(4)中，所述柔性載體(I)的拉伸端與所述受力件固定連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量傳感器裝置，其特征在于，所述石墨烯傳感元件(2)完全密封在所述柔性載體(I)中。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量傳感器裝置，其特征在于，所述受力件包括滑桿(51)和受力板(52)，所述滑桿(51)位于所述滑槽(4)中，所述拉伸端與所述滑桿(51)固定連接，所述受力板(52)安裝在所述滑桿(51)上； 所述受力板(52)包括第一受力板和第二受力板，所述第一受力板和第二受力板安裝在所述滑桿(51)的兩端。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量傳感器裝置，其特征在于，包括第二基座￠2)，所述滑槽(4)固定在所述第二基座￠2)上； 所述滑槽(4)為矩形槽，所述滑桿(51)為矩形桿。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流量傳感其裝置，其特征在于，兩支所述導(dǎo)線(3)中的一支連接在所述石墨烯傳感元件(2)靠近所述拉伸端的位置，另一支導(dǎo)線(3)連接在所述石墨烯傳感元件(2)靠近所述固定端的位置。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述流量傳感器裝置，其特征在于，所述柔性載體(I)的材料為絕緣彈性疏水材料。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任意之一所述的流量傳感器裝置，其特征在于，所述石墨烯傳感元件(2)為矩形石墨烯網(wǎng)。8.根據(jù)權(quán)利要求1-6任意之一所述的流量傳感器裝置，其特征在于，所述石墨烯傳感元件(2)為平行于所述滑槽(4)的多條石墨烯纖維。9.一種流量傳感器裝置的制造方法，其特征在于，包括: 步驟A、提供生長襯底，在所述生長襯底上形成石墨稀傳感元件； 步驟B、在所述石墨烯傳感元件周圍形成柔性載體，所述石墨烯傳感元件從所述柔性載體中露出； 步驟C、在露出的所述石墨稀傳感元件上連接兩支導(dǎo)線； 步驟D、將所述柔性載體的固定端固定在第一基座上，在所述柔性載體的拉伸端連接受力件，所述受力件帶動所述柔性載體沿滑槽拉伸或收縮； 所述柔性載體與所述石墨烯傳感元件緊密接合，以使所述柔性載體產(chǎn)生形變時，所述石墨稀傳感元件隨所述柔性載體一同形變。10.一種流量傳感器裝置的制造方法，其特征在于，包括: 步驟A、提供生長襯底，在所述生長襯底表面形成石墨烯傳感元件； 步驟B、在所述石墨稀傳感元件上連接兩支導(dǎo)線； 步驟C、在所述石墨烯傳感元件周圍形成柔性載體，所述石墨烯傳感元件完全密封在所述柔性載體中； 步驟D、將所述柔性載體的固定端固定在第一基座上，在所述柔性載體的拉伸端連接受力件，所述受力件帶動所述柔性載體沿滑槽拉伸或收縮； 所述柔性載體與所述石墨烯傳感元件緊密接合，以使所述柔性載體產(chǎn)生形變時，所述石墨稀傳感元件隨所述柔性載體一同形變。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種流量傳感器裝置，其中包括柔性載體、石墨烯傳感元件、導(dǎo)線、第一基座以及滑槽和受力件。所述柔性載體具有固定端和拉伸端，所述石墨烯傳感元件容置在所述柔性載體中，且所述石墨烯傳感元件與所述柔性載體緊密結(jié)合。所述流量傳感器裝置包括兩支導(dǎo)線，所述導(dǎo)線分別連接在所述石墨烯傳感元件上。所述柔性載體的固定端與所述第一基座固定連接，所述受力件滑動安裝在所述滑槽中，所述柔性載體的拉伸端與所述受力件固定連接。所述受力件可以帶動所述拉伸端，使所述柔性載體沿所述滑槽的方向拉伸或收縮。本發(fā)明提供的流量傳感器結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。另外，本發(fā)明還提供了流量傳感器裝置的制造方法。
【IPC分類】G01F1/56
【公開號】CN105067052
【申請?zhí)枴緾N201510260756
【發(fā)明人】朱宏偉, 楊婷婷, 何藝佳, 鄭泉水
【申請人】清華大學(xué)
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年5月20日