《表2 不同厚度石墨烯薄膜应力与中心形变位移》

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《石墨烯压力传感器结构设计与压力敏感特性研究》

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随着石墨烯厚度的增加，石墨烯表面会出现屈曲结构[17]，且石墨烯薄膜越厚，屈曲结构越容易产生。屈曲结构的出现，相当于让石墨烯形成了一定程度的初始弯曲。在受压过程中，弯曲部分会通过展平以释放应变能。因此，在形变较小时，由于屈曲结构的存在，厚层石墨烯导电通路几乎不变，灵敏度较低。因此，石墨烯的厚度对传感性能的影响是不可忽略的。利用ANSYS软件分别取少层、多层石墨烯进行仿真分析，石墨烯薄膜边缘设置为固定约束，并设定上述初始预应力为0.1N/m。此外，石墨烯的厚度远小于其受压力所产生的形变量，故需要考虑形变时的几何非线性，否则仿真出的结果会出现很大偏差。本文采取二维壳单元模型，可以有效避免几何非线性，实现准确的仿真分析。分别设置5组不同的石墨烯薄膜厚度，用ANSYS软件仿真得出石墨烯厚度与最大应力和最大中心形变位移的结果，如表2所示。并用Matlab绘制出关系结果图，如图8所示。