[發(fā)明專利]一種Mxene@殼聚糖@聚氨酯泡沫三維復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811425344.1
• 申請日: 2018-11-27
• 公開（公告）號: CN109535476B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李曉鋒;李曉鵬;李岳;宋德奎;胡晨;閔芃;張好斌;于中振
• 申請（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號: C08J9/42
• 分類號: C08J9/42;C08J9/40;G01L1/18;G01L9/06;C08L75/04;C08L5/08
• 代理公司: 北京五月天專利商標代理有限公司 11294
• 代理人: 張瑞豐

1.一種Mxene@殼聚糖@聚氨酯泡沫三維復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述的Mxene@殼聚糖@聚氨酯泡沫是由Mxene納米片包覆于聚氨酯泡沫上并由殼聚糖作為“粘合劑”而得到的三維復(fù)合材料；基于 Mxene納米片和殼聚糖電性相反的原理，通過“片層堆疊”的方法，先浸漬一層殼聚糖后浸漬一層Mxene納米片，經(jīng)過1-5次的循環(huán)浸漬，通過靜電作用力使Mxene納米片在聚氨酯骨架之上包覆更為緊密，將Mxene納米片包覆上去之后，再經(jīng)離心脫除多余未完全包覆的Mxene納米片，最后真空干燥處理制備得到的；所述離心脫除為低速離心脫除，離心速度為100-1000rpm，真空干燥的溫度為30-60℃。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法制備得到的Mxene@殼聚糖@聚氨酯泡沫三維復(fù)合材料在制備傳感器中的應(yīng)用，其特征在于，所述傳感器為壓力傳感器。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于，所述傳感器為壓阻式壓力傳感器。

4.一種壓阻式傳感器，其特征在于，所述的傳感器的傳感活性部件為權(quán)利要求1所述的制備方法制備得到的Mxene@殼聚糖@聚氨酯泡沫三維復(fù)合材料，Mxene與殼聚糖通過靜電作用力緊密結(jié)合；所述的聚氨酯泡沫的開孔孔徑大小為50-500μm。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的壓阻式傳感器，其特征在于，所述傳感器活性部件對應(yīng)的電阻值能夠在傳感器所處的壓力條件下發(fā)生變化時產(chǎn)生相應(yīng)變化。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的壓阻式傳感器，其特征在于，在外部應(yīng)力作用下，所述Mxene@殼聚糖@聚氨酯泡沫骨架上的微裂紋、泡孔距離、泡孔孔徑均會發(fā)生變化。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的壓阻式傳感器，其特征在于，所述的壓阻式傳感器為柔性可回彈壓阻式傳感器，還包括柔性聚酰亞胺@銅薄膜電極。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的壓阻式傳感器，其特征在于，所述的可回彈壓阻式傳感器是通過以下步驟組裝得到的：將聚酰亞胺薄膜清洗干凈，使用雙面膠將銅箔與聚酰亞胺薄膜粘合，使用導(dǎo)電銀膠將銅箔固定在復(fù)合泡沫上，并以銅導(dǎo)線引電極，從而得到柔性傳感器。

9.根據(jù)權(quán)利要求4-8中任一項所述的壓阻式傳感器的制備方法，其特征在于，包括步驟如下：

（1）將Mxene納米片分散到水中，制備Mxene納米片的水分散液，置于氮氣氛圍中保護；

（2）將殼聚糖溶于0.4wt%的醋酸水溶液中，制備殼聚糖水溶液；

（3）將清洗干凈的聚氨酯泡沫通過真空浸漬的方法浸漬于殼聚糖溶液中，隨后取出通過離心脫除的方法將多余的殼聚糖脫除，只留在聚氨酯泡沫骨架上一層殼聚糖，干燥；

（4）將包覆有殼聚糖的聚氨酯泡沫通過真空浸漬的方法浸漬于Mxene納米片的水分散液中，隨后取出通過離心脫除的方法將多余的Mxene納米片脫除，只留在聚氨酯泡沫骨架上一層Mxene納米片，干燥；

（5）步驟（3）和（4）重復(fù)1-5次，得到Mxene納米片包覆聚氨酯泡沫壓阻材料，裁剪成合適尺寸，Mxene/聚氨酯復(fù)合泡沫相對的兩個表面使用導(dǎo)電銀膠粘結(jié)銅電極以及導(dǎo)線構(gòu)成壓阻式傳感器。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）所述的Mxene納米片分散液濃度為0.1-4mg/ml；步驟（1）所述的Mxene納米片的片層單邊尺寸在0.5-10μm之間，層數(shù)在1-10層之間；所述的Mxene納米片由鹽酸和氟化鋰選擇性刻蝕前驅(qū)體MAX相來獲得的；所述的前驅(qū)體MAX中，M相為過渡金屬元素，A為ⅢA或ⅣA元素，X為C或N元素。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）所述的Mxene納米分散質(zhì)為Ti₃C₂T_x片層，其單邊片層大小在1-2μm之間，層數(shù)在1-3層之間。