[發明專利]一種高靈敏殼聚糖基傳感材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201810973555.2
• 申請日: 2018-08-24
• 公開（公告）號: CN109179365B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 鐘林新;胡藝潔;彭新文;巫雅蕭;文睿;羅青松;易基旺
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05;G01L1/00
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳智英

本發明屬于傳感材料的技術領域，公開了一種高靈敏殼聚糖基傳感材料及其制備方法和應用。方法：將氯化鐵或六水合氯化鐵溶解于纖維素納米微晶懸浮液中，然后加入殼聚糖溶解，得到FeCl₃/殼聚糖/纖維素納米微晶懸浮液；液氮冷凍，進而冷凍干燥，所得氣凝膠在惰性氣氛中碳化得到傳感材料。本發明結合殼聚糖和纖維素納米微晶的優勢，利用纖維素納米微晶的支撐和碳連接作用，通過冷凍、冷凍干燥和碳化制備了高壓縮、高回彈、循環使用性能優異、高靈敏、寬傳感檢測范圍等特性的傳感材料。該傳感材料能夠實現對微小壓力和應變的靈敏探測，可應用于各種壓力傳感電子器件。

技術領域

本發明屬于傳感材料的技術領域，具體涉及一種具有高靈敏、寬傳感檢測范圍的殼聚糖基傳感材料及其制備方法和應用。

背景技術

傳感材料可為彈性碳材料。彈性碳材料在可穿戴傳感器件的重要作用取決于其壓縮性能、靈敏度及抗疲勞性。傳統可壓縮碳材料多由納米碳材料如碳納米管，石墨烯及其衍生物，及納米碳復合材料等構建。

碳納米管由于其高縱橫比，柔韌性，機械堅固性，及良好導電性，是構建彈性氣凝膠的良好原材料，主要制備方法是化學氣相沉積法。如Han Wang等人(Wang H,Lu W,Di J,et al.Ultra‐Lightweight and Highly Adaptive All‐Carbon Elastic Conductorswith Stable Electrical Resistance[J].Advanced Functional Materials,2017,27(13):1606220.)使用CVD方法制造了超輕可壓縮的碳納米管泡沫。石墨烯及其衍生物作為二維納米碳材料的代表性材料，具有高電導率和一定柔性，其平面結構使其在超薄電極、柔性材料和輕質基體材料的設計具有獨特的優勢，在制備彈性碳材料方面同樣備受關注。目前，以石墨烯、氧化石墨烯等備彈性碳材料的方法主要可分為氣相沉積法，溶劑熱法和冷凍鑄造法。如Hui Bi等人(Bi H,Chen I,Lin T,et al.A New Tubular Graphene Form of aTetrahedrally Connected Cellular Structure[J].Advanced Materials,2015,27(39):5943-5949.)使用CVD法以二氧化硅氣凝膠為模板制備了超高孔隙率的三維管狀石墨烯氣凝膠。Yingpeng Wu等人(Wu Y,Yi N,Huang L,et al.Three-dimensionally bondedspongy graphene material with super compressive elasticity and near-zeroPoisson’s ratio[J].Nature Communications,2015,6:6141.)將石墨烯片材通過溶劑熱和碳化過程自組裝合成了石墨烯基彈性海綿。H Sun等人(Sun H,Xu Z,GaoC.Multifunctional,ultra-flyweight,synergistically assembled carbon aerogels.[J].Advanced Materials,2013,25(18):2554-2560.)通過冷凍鑄造碳納米管和氧化石墨烯(GGO)水溶液制備了高彈性氣凝膠，可作為疏水稀油材料。但是，這些納米碳材料多源于不可再生的石化資源，面臨環境污染，不可持續等問題，且制備方法復雜，成本高昂。這些彈性碳材料在作為傳感材料時，仍有待改善。