[發明專利]可拉伸自愈合水凝膠柔性應變傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 201811116179.1
• 申請日: 2018-09-25
• 公開（公告）號: CN109294133B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 董曉臣;葛剛;邵進軍;司偉麗;黃維
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C08L29/04
• 分類號: C08L29/04;C08L65/00;C08K9/04;C08J3/075;C08J3/24;C08F291/14;C08F220/06;C08F2/44;G01B21/32;G01L5/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 邢賢冬;徐冬濤

1.一種可拉伸自愈合水凝膠柔性應變傳感器，其特征在于它是采用以下方法制得的：

步驟（1）、將多壁碳納米管懸浮分散于表面活性劑A水溶液中，在冰浴條件下超聲分散后，離心，得到上清液；再將表面活性劑B加入到上清液中，重復前述超聲和離心操作，得到上清液，將上清液與二甲基甲酰胺和去離子水混合，得到功能化的多壁碳納米管溶液；

步驟（2）、將丙烯酸、過硫酸銨、化學交聯劑、九水合硝酸鐵、硼砂溶于去離子水中，攪拌均勻并在冰浴條件下超聲分散得到溶液，得到前驅體A；

步驟（3）、將聚乙烯醇溶液、多元醇、功能化的多壁碳納米管溶液、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸、催化劑溶于去離子水中，先攪拌均勻再超聲分散，得到前驅體B；

步驟（4）、分別真空抽出前驅體A和B中的氣泡，再將前驅體B和前驅體A混合，在溫度20-100℃下反應1-6小時，得到高可拉伸性、自愈合、抗凍水凝膠；

步驟（5）、將水凝膠清洗干凈，將表面干燥，安裝導電電極，用粘性膠帶封裝組成柔性應變傳感器。

2.權利要求1所述的可拉伸自愈合水凝膠柔性應變傳感器的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟（1）、將多壁碳納米管懸浮分散于表面活性劑A水溶液中，在冰浴條件下超聲分散后，離心，得到上清液；再將表面活性劑B加入到上清液中，重復前述超聲和離心操作，得到上清液，將上清液與二甲基甲酰胺和去離子水混合，得到功能化的多壁碳納米管溶液；

步驟（2）、將丙烯酸、過硫酸銨、化學交聯劑、九水合硝酸鐵、硼砂溶于去離子水中，攪拌均勻并在冰浴條件下超聲分散得到溶液，得到前驅體A；

步驟（3）、將聚乙烯醇溶液、多元醇、功能化的多壁碳納米管溶液、聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸、催化劑溶于去離子水中，先攪拌均勻再超聲分散，得到前驅體B；

步驟（4）、分別真空抽出前驅體A和B中的氣泡，再將前驅體B和前驅體A混合，在溫度20-100℃下反應1-6小時，得到高可拉伸性、自愈合、抗凍水凝膠；

步驟（5）、將水凝膠清洗干凈，將表面干燥，安裝導電電極，用粘性膠帶封裝組成柔性應變傳感器。

3.根據權利要求2所述的可拉伸自愈合水凝膠柔性應變傳感器的制備方法，其特征在于步驟（1）中，所述的多壁碳納米管和表面活性劑A的質量比為1:1～6:1，所述的表面活性劑A和表面活性劑B的質量比為1:1～4:1；去離子水和表面活性劑A按照質量比為1:1～20:1配制成表面活性劑A水溶液；所述的多壁碳納米管、二甲基甲酰胺和去離子水的用量比為15～25:1:1～20。

4.根據權利要求2或3所述的可拉伸自愈合水凝膠柔性應變傳感器的制備方法，其特征在于所述的表面活性劑A為十二烷基苯磺酸鈉、脂肪酸甘油酯、聚山梨酯、十二烷基硫酸鈉、BYK-348流平劑中的一種；所述的表面活性劑B為N-甲基吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化銨、聚乙烯基吡咯烷酮、正辛基-2-吡咯烷酮中的一種。

5.根據權利要求2所述的可拉伸自愈合水凝膠柔性應變傳感器的制備方法，其特征在于步驟（2）中，所述的丙烯酸和過硫酸銨的摩爾比為50:1～250:1；丙烯酸和化學交聯劑的摩爾比為600:1～80:1；九水合硝酸鐵和化學交聯劑的摩爾比為5:1～10:1；硼砂和九水合硝酸鐵的摩爾比為0.5:1～5:1。

6.根據權利要求5所述的可拉伸自愈合水凝膠柔性應變傳感器的制備方法，其特征在于步驟（2）中，丙烯酸和化學交聯劑的摩爾比為450:1～200:1；九水合硝酸鐵和化學交聯劑的摩爾比為6:1～8:1。

7.根據權利要求2所述的可拉伸自愈合水凝膠柔性應變傳感器的制備方法，其特征在于所述的化學交聯劑為乙二醛、二苯基甲烷二異氰酸酯、亞甲基雙丙烯酰胺、酰氯中的一種。