石墨烯薄膜压力敏感特性的模型仿真研究

李成^1,2，肖俊^1,2，郭婷婷^1,2，樊尚春^1,2

1. 北京航空航天大学“惯性技术”重点实验室2. 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院

摘 要：针对石墨烯薄膜在高性能微压力传感器设计中的力学行为分析,基于石墨烯薄膜中心挠度的应力-应变关系,构建石墨烯薄膜的压力敏感特性基本模型,并结合ANSYS静力学非线性分析单元,针对所述不同模型对均布压强下不同厚度的石墨烯薄膜的挠度形变特性进行了数值解析与有限元仿真。结果表明,随着均布压强增大,预应力对挠度的影响变小,且基于Beams方程模型的解析解与ANSYS仿真解更吻合,其相对误差约为1%,并可较好地解释不同厚度下石墨烯薄膜的压力敏感特性,为基于石墨烯薄膜的微压力传感器探头设计提供理论模型基础。

关键词：石墨烯薄膜;挠度特性;模型仿真;有限元分析;