[發明專利]一種親水性三維石墨烯海綿的制備方法

有效

• 申請號: 201811243363.2
• 申請日: 2018-10-24
• 公開（公告）號: CN109205606B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 吳幸;駱澤緯;張嘉言
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: C01B32/194
• 分類號: C01B32/194
• 代理公司: 上海藍迪專利商標事務所(普通合伙) 31215
• 代理人: 徐筱梅;張翔

本發明公開了一種親水性三維石墨烯海綿的制備方法，首先選用水溶性石墨烯作為前驅材料溶于去離子水中制成分散液，再將分散液置于低溫環境下冷凝成型，最后對其進行冷凍干燥，獲得具有超親水性的三維石墨烯海綿，該三維石墨烯海綿具有多孔疏松結構，密度低，具有壓阻效應，可制成超靈敏傳感器。同時，該制備流程省去了氧化石墨烯的還原過程，無需用到反應釜、水合肼、碘化氫等危險有毒的還原方法，提升了實驗室的安全指數并簡化了實驗流程。因此，其在可穿戴及人工智能領域有著巨大的應用價值。

技術領域

本發明涉及可穿戴及人工智能技術領域，尤其是一種親水性三維石墨烯海綿的制備方法。

背景技術

隨著智能終端的快速發展，可穿戴電子設備在生活娛樂、運動保健以及生物醫療領域得到了廣泛的關注。柔性傳感器作為將物理刺激信號轉化為電學信號的裝置，是柔性可穿戴設備中必不可少的一環。隨著對傳感器功能靈敏度以及穩定性需求的日益增加，研究學者們需要選用性能更加優異的柔性傳感材料以及進一步研究提升柔性傳感器加工工藝。

三維石墨烯海綿的優良導電性與結構具備的壓阻特性可使其作為一種值得探究的傳感材料。然而現階段所有制備三維石墨烯海綿的方法都使用氧化石墨烯作為前驅體，最后再還原成石墨烯，各種還原方法在實驗室中操作存在一定的危險性，易產生安全隱患。

發明內容

本發明的目的是提供一種制得的海綿具有良好壓阻特性可用于制備超靈敏壓阻傳感器的省去還原過程制備親水性三維石墨烯海綿的方法。

實現本發明目的的而具體技術方案是：

一種親水性三維石墨烯海綿的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

將水溶性石墨烯加入至去離子水中，攪拌并超聲分散形成1～10 mg/ml 的水溶性石墨烯分散液，在-196℃下使用不同口徑的膠頭滴管，對所述水溶性石墨烯分散液液滴進行冷凝成型，然后將其置于冷凍干燥機中干燥8～48h，待其完全干燥后，即得到所述的親水性三維石墨烯海綿；或者：將水溶性石墨烯加入至去離子水中，攪拌并超聲分散形成1～10mg/ml 的水溶性石墨烯分散液，將所述水溶性石墨烯分散液置于容器中，然后將容器置于-20～-196℃的環境中進行冷凝，冷凝成型后將其置于冷凍干燥機中干燥8～48h，待其完全干燥后，即得到所述的親水性三維石墨烯海綿。

本發明利用水溶性石墨烯的親水特性，直接將其分散于去離子水中冷凍后冷凍干燥得到了多孔疏松超低密度且具有壓阻特性的親水性三維石墨烯海綿。其密度可以低達1mg/mm³，與使用氧化石墨烯冷凍干燥法后還原制得的海綿密度相當（0.9 mg/mm³）。

本發明直接使用水溶性石墨烯作為前驅材料，結合冷凍干燥的方法，實現了無需還原的超輕親水性三維石墨烯海綿的制備。安全簡便的實驗流程結合其多孔疏松結構以及優異的壓阻特性，使得該三維石墨烯海綿在柔性傳感器應用的可穿戴設備和人工智能領域具有極大的發展潛力。

附圖說明

圖1 為本發明實施例1制備獲得的三維石墨烯海綿的掃描電鏡圖；

圖2為本發明實施例1不同密度不同大小的三維石墨烯海綿的光學圖；

圖3為本發明實施例2制備獲得的三維石墨烯海綿的掃描電鏡圖；

圖4為本發明實施例2的三維石墨烯海綿的光學圖。

具體實施方式

下面通過附圖及實施例對本發明做進一步具體說明。

實施例1