石墨烯氣凝膠是現存最輕的材料，它還是一種高強度、高孔隙率的材料。由于石墨烯氣凝膠是一種具有很高內表面積的碳材料，因此近年來被用作超級電容器的電極材料。

據麥姆斯咨詢報道，近日，西佛羅里達大學（University of West Florida）的研究人員在IEEE Open Journal of Instrumentation and Measurement期刊上發(fā)表了題為“Ultrahigh-Sensitivity Pressure Sensor with Graphene Aerogel Electrodes”的文章，提出了一種利用石墨烯氣凝膠作為電極的新型高靈敏度壓力傳感器。其基本思想是在對電極施加壓力時構建一個可變超級電容器。

基于石墨烯氣凝膠電極的壓力傳感器組件，兩個黑色圓柱體是石墨烯氣凝膠電極。

本項研究工作所提出的壓力傳感器主要由液體電解質和兩個石墨烯氣凝膠電極組成。在當前應用中，電解質是碳酸丙烯酯，其中溶解有四氟硼酸四乙基銨（TEA/BF4）離子鹽。當對石墨烯氣凝膠電極施加壓力時，液體電解質會滲透到電極的孔隙中，從而獲得可變超級電容器。該傳感器對小于0.1 Pa的壓力敏感。研究人員對傳感器的精度、非線性和響應時間等特性進行了全面分析。這種新型傳感器的優(yōu)點是對極低壓力（0.1 Pa至10 Pa）具有優(yōu)異的靈敏度。

基于石墨烯氣凝膠電極的壓力傳感器的基本原理

該壓力傳感器可以很容易地與Arduino電路板集成，形成一個完整的（獨立的）壓力測量系統(tǒng)。傳感器連接在Arduino板的接地端和模擬輸入端之間。該傳感器本質上是一個可變電容，通過進一步將傳感器連接到一個已知阻值的電阻上，就可以測量出電容。

集成傳感器-Arduino壓力測量系統(tǒng)

新型壓力傳感器的實際應用：改進的數字壓力計

總而言之，研究人員開發(fā)了一種超高靈敏度的壓力傳感器。這種新型傳感器由液體電解質和兩個石墨烯氣凝膠電極組成。當對電極施加壓力時，這種結構產生可變的超級電容器。該傳感器可以輕松測量極低的壓力（小于0.1 Pa）。在壓力為0.1 Pa時，測量誤差約為0.5%，在最大讀數10 Pa時，測量誤差約為1.2%。在-10°C溫度下，非線性誤差約為FSO（滿量程輸出值）的1.3%，在+80°C溫度下，非線性誤差約為FSO的4.0%。除了廣泛的研究和開發(fā)應用之外，該壓力傳感器還將在醫(yī)療儀器、制造、潔凈室等應用中發(fā)揮作用。

審核編輯：劉清