1. 研究目的与意义（文献综述）

近些年来伴随着纳米科技的迅猛发展，人们对先进的纳米传感材料的需求越来越高。其中碳纳米材料由于具有优异的电学和机械性质而受到众多学者的关注和研究，有望开辟传感器研究的新道路，并应用到科学研究和人类生活当中。

2010年，konstantinnovoselov 和 andre geim 因在石墨烯材料研究方面的重大贡献而获得诺贝尔奖，并向人们揭示了石墨烯的重大应用价值。理想的石墨烯是二维结构，通过层层堆叠形成三维结构。石墨烯是平面六边形结构，呈周期性排列，碳原子以sp²杂化，每个碳原子地位相同，而碳原子外层有四个价电子，故每个碳原子都贡献一个位于pz轨道上的未成键电子，近邻原子的pz轨道与平面成垂直方向可形成π键，新形成的π键呈半填满状态。早在1940年一系列的研究表明单层状态下石墨烯的电子迁移率可以达到gt;200000 cm²v^-1s^-1、电荷密度可以达到 2*10¹¹ cm²、杨氏模量可以达到0.5-1tpa、弹性系数可以达到1-5nm^-1、比表面积理论上可以达到2500m²g^-1透光率高达97.7%。这些数据说明石墨烯材料有着极大的比表面积，良好的光学、电学、还有力学性质。除此之外三维石墨烯材料还具有生物兼容性好、孔径可控、孔隙独特等众多优点，可广泛应用在燃料电池、催化剂载体、电化学传感、锂离子电池和超级电容器等领域。

由于时间和能力有限，本次课题主要探讨三维石墨烯的传感性能，具体就是三维石墨烯的气敏性能和压电性能。三维石墨烯的传感性能是其在实际应用过程中的重要依据。由于本课题属于探究性课题，实验的流程还有具体的测试方法都需要自己根据阅读文献去摸索，设计实验方法搭建试验台，对于我本人来说是个不小的挑战，认真完成的话应该会学到很多东西。在这个课题中我们不需要制备三维石墨烯材料，而是要测量三维石墨烯在不同压力和不同气体成分下电信号变化情况并建立对应三维石墨烯电信号数学模型，为三维石墨烯传感器应用提供理论依据。

2. 研究的基本内容与方案

（一） （一）基本内容

１. 文献调研，了解国内外相关研究概况和发展趋势；

２．学习熟悉并掌握电化学工作站，搭建相关测试装置；

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备，并搭建相关设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－8周：按照设计方案，测量不同压力下三维石墨烯电信号，建立压力与电信号关系数学模型；测量不同气体成分下三维石墨烯电信号，建立气体成分与电信号数学模型。

第9－12周：按照方案，测量不同压力及气体成分下三维石墨烯电信号，建立不同压力及气体成分下三维石墨烯电信号数学模型。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 刘盾. 三维石墨烯复合材料光电转换特性研究[d].电子科技大学, 2016.

[2] 刘敏. 复合氧化物气敏材料及传感器信号非线性研究[d]. 中国民航大学, 2015.

[3] chen j., xul., li w., et al. α-fe2o3 nanotubes in gas sensor and lithium-ion batteryapplications[j].advanced materials, 2005, 17: 582-586.