表皮傳感器在電子皮膚中有重要地應(yīng)用前景，近年來引起了人們的廣泛關(guān)注。與傳統(tǒng)的傳感器相比，表皮傳感器應(yīng)該有許多特殊的特性，比如高靈敏度，更強的靈活性，良好的附著力，以及貼合性。然而，這些表皮傳感器仍然存在一些缺點。例如，圖案設(shè)計復(fù)雜并且制造復(fù)雜。石墨烯是一種具有優(yōu)良特性的二維材料，但由于CVD石墨烯易破損，因此難以獲得所需的圖案以及良好的耐久性。另外，其圖案設(shè)計需要光刻掩模。因此，迫切需要一種具有優(yōu)異性能和良好藝術(shù)性的石墨烯表皮傳感器。

　　近日，《ACS Nano》發(fā)表了一篇利用激光還原石墨烯得到多層石墨烯表皮電子皮膚。并且研究人員開發(fā)了一種方法來除去未還原的氧化石墨烯。這種方法使得表皮電子皮膚不僅可以在水的幫助下轉(zhuǎn)移到蝴蝶，人體和任何其他物體上，而且具有很好的靈敏度和穩(wěn)定性。這些表皮傳感器在健康監(jiān)測，農(nóng)業(yè)監(jiān)測，電子標簽等領(lǐng)域具有巨大潛力。

　　如圖Figure1a所示為制備全石墨烯藝術(shù)品應(yīng)變傳感器(TGASSs)過程。主要由氧化石墨烯(GO)涂敷、激光劃刻還原和水相轉(zhuǎn)移組成。激光劃線工藝可以地將GO轉(zhuǎn)化為多層石墨烯(LSG)。圖案化后激光還原石墨烯可以被保留而氧化石墨烯被去除的原因有兩個:在激光還原過程后，LSG表面變得不那么親水，因此，在剝離過程中，LSG薄膜上會有一層氣體保護層，這在GO上是找不到的;其次，激光劃線基本上是熱還原過程。較高的溫度使基板和LSG之間的接觸更緊密。圖案化的石墨烯甚至可以附著在運動，皺紋和多毛的皮膚上(Figure1b)。除了轉(zhuǎn)移到紙張外，該工藝也適用于許多柔性基材。

　　Figure 1石墨烯表皮電子皮膚的制造示意圖

　　為了測量TGASS的機電特性，將圖案化傳感器填充到Ecoflex層中?？梢酝ㄟ^改變石墨烯圖案來調(diào)節(jié)TGASS的性能(Figure2a)。具有單個石墨烯線的TGASS在小范圍檢測中顯示出高靈敏度(1.5%)。而具有四條石墨烯線的TGASSs對大范圍檢測(7.5%)表現(xiàn)出優(yōu)異的靈敏度。因此，可以根據(jù)檢測范圍和靈敏度的要求，具有不同數(shù)量的石墨烯線的TGASS適用于不同的情況。

　　Figure 2圖案化石墨烯表皮電子皮膚的應(yīng)變傳感性能(a)1條，2條，4條石墨烯限(b)“裂紋I型”應(yīng)變傳感性能(c)“裂縫II型”應(yīng)變傳感性能

　　為了研究傳感機理，研究人員對TGASSs施加了不同方向的應(yīng)變。在激光劃刻還原過程中，光斑尺寸為100μm的激光沿y方向移動。因此，傳感器由許多平行且重疊的LSG帶構(gòu)成。因此，不同方向有兩種形式的裂紋(Figure3)。垂直于激光路線的“裂紋I型”。很明顯，裂縫切斷了LSG帶。另一種，與激光路徑平行的裂縫稱為“裂縫II型”，裂縫II是相鄰LSG帶之間的間隙，而LSG帶的結(jié)構(gòu)不會被破壞。裂縫1型傳感器有三個線性范圍，0-2.5%，2.5-4.5%，和4.5-5%，GF分別為11，92和673(Figure2b)。而含有裂縫II的傳感器顯示更大的范圍(10%)和更好的線性度。然而，靈敏度更差，并且在低范圍(2%)中幾乎沒有電阻變化(Figure2c)。

　　Figure 3.兩種裂縫的示意圖。(a)裂縫I型.(b)裂縫II型。(c，d)裂縫I型的SEM圖像。(e，f)裂縫II型的SEM圖像。

　　該傳感器可用于呼吸檢測(Figure4a)、脈搏(Figure4b)、聲音等信號(Figure4c)，具有廣泛應(yīng)用前景。

　　Figure 4圖案化石墨烯傳感器典型應(yīng)用