石墨烯-硫化钼复合结构的设计制备与应变传感性能研究

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1、中图分类号TP212论文编号102870118-S130学科分类号080402硕士学位论文石墨烯-硫化钼复合结构的设计制备与应变传感性能研究研究生姓名朱文杰学科、专业仪器科学与技术（智能监测与控制）研究方向传感测试技术指导教师朱孔军教授台国安教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringResearchonth

2、eDesign、FabricationandStrainSensingPropertiesofGraphene-MoS2CompositeStructureAThesisinInstrumentScienceandTechnology（IntelligentMonitoringandControl）ByZhuWenjieAdvisedbyProf.ZhuKongjunSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMaster

3、ofEngineeringDecember,2017承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论

4、文摘要二维原子晶体材料凭借其独特的物理化学性质在科学技术领域引起了广泛关注，其中备受关注的是石墨烯和二硫化钼材料。石墨烯和二维二硫化钼通常可以在微小形变下实现较大的电阻变化，并且能够承受比相应体材料更大的弹性应变而不致于损伤，使其具备优异的应变传感特性。这一性质使其在结构健康监测、可穿戴器件、电子皮肤等方面有着重要的应用前景。本论文研究了网状二硫化钼和网状石墨烯薄膜，转移到不同衬底上构筑传感器件的应变传感特性，探讨了该传感器件的应变传感机理和应用领域。进一步设计制造了石墨烯和二硫化钼的复合结构器件

5、，研究了其力-电-光多场耦合特性。本论文主要的研究内容和成果如下：首次采用化学气相沉积法在钼网表面制备了网状MoS2薄膜。通过各种表征方法确认制备出了网状MoS2薄膜，然后通过腐蚀基底法将网状MoS2薄膜成功转移至聚二甲基硅氧烷衬底上，构筑了应变传感器件，测试其应变传感特性，并揭示了其应变传感的机理。制备了网状石墨烯，并研究了其应变传感特性。通过化学气相沉积法在铜网表面制备了网状石墨烯薄膜，以腐蚀基底法将网状石墨烯转移到硅片、聚二甲基硅氧烷、双面胶等衬底上，分别构筑应变传感器件，测试其应变传感性能

6、，验证了网状石墨烯应变传感器在电子皮肤领域的应用前景，并从微观和宏观上分别解释了石墨烯应变传感特性的机理。构建了Graphene-MoS2复合结构应变传感器件。利用化学气相沉积法在铜箔表面制备了石墨烯薄膜，采用湿法转移方式将石墨烯薄膜转移到SiO2/Si基底上。将石墨烯薄膜转移至PET基底上，构建了Graphene/PET传感器件，通过测试发现Graphene/PET传感器件对于按压及振动均能产生电阻响应，且在振动过程中两端产生电势。构建Graphene-MoS2复合结构传感器件，性能测试显示Gr

7、aphene-MoS2复合结构除了应变传感特性之外还具有光电响应特性，这对于构建力-电-光多场耦合的应变传感器件有着重要作用。关键词：石墨烯二硫化钼化学气相沉积应变传感复合结构本文工作得到国家自然科学青年基金项目（11302100），江苏省自然科学基金(BK20151475)，机械结构力学及控制国家重点实验室基金（0415G02和0514Y01）项目的资助。本文工作在南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室完成。I石墨烯-硫化钼复合结构的设计制备与应变传感性能研究II南京航空航天大学硕士学

8、位论文ABSTRACTTwo-dimensionalatomiccrystalmaterialshavereceivedsignificantattentionowingtotheiruniquefundamentalphysicalandchemicalproperties.Amongvarioustwo-dimensional(2D)materials,grapheneandmolybdenumsulfide(MoS2)haveattractedenormousresearch