Graphene Coated Liquid Metal Droplet‐Enabled Dual‐Axis Integrated Accelerometer

材料科学 石墨烯 液态金属 纳米技术 制作 光电子学 微系统 微电子机械系统 复合材料 医学 替代医学 病理
作者
Wedyan Babatain,Nazek El‐Atab,Muhammad M. Hussain
出处
期刊:Advanced materials and technologies [Wiley]
卷期号:8 (1) 被引量:14
标识
DOI:10.1002/admt.202201094
摘要

Abstract This paper presents the design, optimization, fabrication, and characterization of a novel accelerometer consisting of a graphene‐coated liquid metal proof mass integrated with laser‐induced graphene (LIG) resistive sensing elements. The sensor utilizes the unique electromechanical properties of eutectic gallium‐indium (EGaIn) liquid metal by confining an EGaIn droplet within a graphene‐patterned 3D pyramid cavity. The pyramid base structure imposes a restoring force on the droplet enabling continuous and simultaneous sensing in two directions using a single proof mass. Coating EGaIn droplet with graphene forms an interpenetrated protective shell around the droplet, enhancing its mobility and mechanical robustness. Design optimization of the sensing microelectrodes is performed to improve the sensor performance. The accelerometer performance is evaluated and characterized, demonstrating a sensitivity of ≈9.5 kΩ g −1 (978 Ω m −1 s 2 ) and a cross‐axis sensitivity of ≈3 % with excellent repeatability (over 120 000 cycles). The sensor is fabricated using a scalable laser writing technique and integrated with a programmable system on a chip (PSoC) to function as a stand‐alone system for real‐time wireless motion monitoring and virtual game control. The developed Graphene/Liquid metal droplet‐based sensor is promising for applications of inertial sensors, inertial switches, and soft liquid metal robots with attractive electromechanical properties.
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