[发明专利]自支撑石墨烯壁电极及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种自支撑石墨烯壁电极及其制备方法和应用，所述自支撑石墨烯壁电极包括中空结构的石墨烯壁微管和一端紧密插接于所述石墨烯壁微管内，另一端穿出所述石墨烯壁微管的钽丝。述自支撑石墨烯壁电极通过以下方法制备：以甲烷为碳源、氮气为辅助气体，钽丝为支撑体，通过对所述支撑体通交流电，进行化学气相沉积，在所述钽丝外沉积形成石墨烯壁微管，抽出其中的钽丝，使得钽丝的一端位于所述石墨烯壁微管内，另一端位于所述石墨烯壁微管外。本发明易于制成高密度电极，在较小头皮区域采集多通道脑电信号可以细化功能。

技术领域

本发明涉及脑电传感器技术领域，特别是涉及一种自支撑石墨烯壁电极及其制备方法和应用。

背景技术

人体中，大脑是最重要的器官之一，作为能够产生大量信号支配躯体的器官，大脑具有非常复杂的功能，脑电是大脑中的神经活动产生的电位信号，反映了大脑中的各种生理活动，其中包含着大量大脑活动的信息，脑电信号是研究脑科学、认知科学、临床脑疾病诊疗的重要载体，因而采集脑电信号就成为了必不可少的一个环节。

目前市面上的脑电电极大多采用银或氯化银以及铜、金等金属电极。长时间佩戴会对皮肤造成损伤，另外，其长时间使用后，采集效果会稍有差异。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中脑电电极存在的技术缺陷，而提供自支撑石墨烯壁电极。

本发明的另一个目的是提供所述自支撑石墨烯壁电极的制备方法。

本发明的另一个目的是提供所述自支撑石墨烯壁电极的应用。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种自支撑石墨烯壁电极，包括中空结构的石墨烯壁微管和一端紧密插接于所述石墨烯壁微管内，另一端穿出所述石墨烯壁微管的钽丝。

在上述技术方案中，所述钽丝的直径为0.5～0.7mm，所述钽丝的长度为18～20cm，所述石墨烯壁微管的外径为1.2～1.5mm，所述石墨烯壁微管的长度为5～8cm。

在上述技术方案中，所述石墨烯壁微管内远离钽丝的一端内填充导电介质，且所述导电介质与所述钽丝不接触。

在上述技术方案中，所述自支撑石墨烯壁电极通过以下方法制备：

以甲烷为碳源、氮气为辅助气体，钽丝为支撑体，通过对所述支撑体通交流电，进行化学气相沉积，在所述钽丝外沉积形成石墨烯壁微管，抽出其中的钽丝，使得钽丝的一端位于所述石墨烯壁微管内，另一端位于所述石墨烯壁微管外。

在上述技术方案中，所述自支撑石墨烯壁电极通过以下方法制备：

S1，清洗钽丝、干燥；

S2，将干燥后的钽丝置于CVD反应室，在单根钽丝上加载15～25A的电流，通入氮气和甲烷进行化学气相沉积，其中，甲烷流量为20～50mL/min，氮气流量为30～100mL/min，气压为5200～5466Pa下，化学气相沉积温度为1100～1400℃，进一步优选为1200～1300℃，化学气相沉积时间45～90min；

S3，化学气相沉积结束以后，冷却2～5h后打开CVD反应室取下钽丝，钽丝外生长形成石墨烯壁，由于热应力作用，钽丝与石墨烯壁微管之间存在缝隙，向外抽拉部分钽丝，可获得所述自支撑石墨烯壁电极。

本发明的另一方面，所述自支撑石墨烯壁电极在采集脑电信号中的应用。

本发明的另一方面，一种基于所述自支撑石墨烯壁电极的脑电信号测量装置，包括N个自支撑石墨烯壁电极和两个湿电极，N个自支撑石墨烯壁电极的钽丝连接于一个电极线上，所述电极线的另一端插入脑电放大器中的电极通道，两个湿电极分别连接于所述脑电放大器的接地端口、参考端口；优选的，所述湿电极的材质为氯化银、银或铜。

在上述技术方案中，N为1～64的自然数；