[發(fā)明專利]一種基于碳納米紙的柔性化傳感器的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910077815.2
• 申請(qǐng)日: 2019-01-28
• 公開（公告）號(hào): CN109808113A
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王曉強(qiáng);湯海龍;盧少微;馬克明;張璐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): B29C41/20
• 分類號(hào): B29C41/20;B29C41/34;B29C41/50
• 代理公司: 沈陽東大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 寧佳

一種基于碳納米紙的柔性化傳感器的制備方法，屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，步驟為：取碳納米紙，按模具尺寸裁剪碳納米紙，將裁剪后碳納米紙放在載玻片上并固定，使用膠粘劑將裁剪后碳納米紙與導(dǎo)線粘接固定，進(jìn)行固化，制得碳納米紙傳感器；其中，所述的固化溫度為50～150℃，固化時(shí)間為15～30min；將硅橡膠與固化劑按配比混合均勻，配制成硅橡膠溶液；將碳納米紙傳感器浸泡在硅橡膠溶液中，并進(jìn)行固化成型，制得基于碳納米紙的柔性化傳感器。本發(fā)明在制備過程中，采用硅橡膠浸泡碳納米紙，結(jié)合真空成型，能夠有效避免團(tuán)聚，制得柔性化傳感器具有良好導(dǎo)電性，并較金屬傳感器，能夠極大減少厚度。

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于碳納米紙的柔性化的制備方法。

背景技術(shù)：

近年來，隨著航空技術(shù)的發(fā)展，航空復(fù)合材料結(jié)構(gòu)所經(jīng)受的環(huán)境影響也更加復(fù)雜，尤其以變形產(chǎn)生的振動(dòng)影響十分嚴(yán)重，因此使用傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的損傷至關(guān)重要。自1937年金屬傳感器問世以來得到了廣泛的應(yīng)用，然而，常規(guī)的金屬傳感器因其低感測(cè)范圍及低柔性，使用區(qū)域受到很大限制，因此開發(fā)出具有良好柔性和高延展性傳感器已成為近年來重要的課題。

目前業(yè)內(nèi)制作的納米傳感器主要以碳納米管為重要成分，碳納米管因其具有大范圍的大π鍵及共軛效應(yīng)顯著，使其具有優(yōu)良的導(dǎo)電性質(zhì)，目前一些研究主要將碳納米管分散于橡膠或樹脂中使其均勻的分散于基體中以形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，然而，碳納米管巨大的分子間作用力的物理特性使其在聚合物間更趨向于團(tuán)聚，同時(shí)巨大比表面積也會(huì)導(dǎo)致基體的成型困難。由于以上的原因限制了柔性傳感器的發(fā)展。

綜上所述，目前的納米材料傳感器由于碳納米管物理特性及制備工藝存在很大問題。一些研究中，他們將碳納米管制備成薄膜(即碳納米紙)，與一些基體進(jìn)行組合，例如聚氨酯海綿或纖維素紙，但它們都有著拉伸特性不好的缺點(diǎn)(純傳感器在相關(guān)文獻(xiàn)中只有0.5％)，因此，在本次發(fā)明專利中，我們對(duì)所有的基體及成型工藝進(jìn)行改變以克服上述缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種基于碳納米紙的柔性化傳感器的制備方法，對(duì)其制備工藝做了改善以完成對(duì)傳感器柔性化的目的；碳納米紙可以說成是碳納米管的一種組合結(jié)構(gòu)，這種組合避免的碳納米管團(tuán)聚帶來的性能影響，是由多壁(單壁)碳納米管之間通過相互之間的范德華力拼接而成的自支撐三維立體結(jié)構(gòu)，因其具有高導(dǎo)電性，在傳感器的區(qū)域具有良好的使用空間。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種基于碳納米紙的柔性化傳感器的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，碳納米紙傳感器制備：

取碳納米紙，按模具尺寸裁剪碳納米紙，將裁剪后碳納米紙放在載玻片上并固定，使用膠粘劑將裁剪后碳納米紙與導(dǎo)線粘接固定，進(jìn)行固化，制得碳納米紙傳感器；其中，所述的固化溫度為50～150℃，固化時(shí)間為15～30min；

步驟2，碳納米紙傳感器浸泡：

(1)將硅橡膠與固化劑按質(zhì)量比為(8～10)：1，混合均勻，配制成硅橡膠溶液；

(2)將碳納米紙傳感器浸泡在硅橡膠溶液中，形成浸有硅橡膠的傳感器，其中，所述的浸泡時(shí)間為10～60min；

步驟3，傳感器固化成型處理：

將浸有硅橡膠的傳感器進(jìn)行固化成型，制得基于碳納米紙的柔性化傳感器；其中，所述的固化溫度為70～180℃，固化時(shí)間為1～5h。

所述的步驟1中，碳納米紙待連接導(dǎo)線位置處裁剪為凸形，以形成連接接頭，便于導(dǎo)線纏繞連接固定。

所述的步驟1中，膠粘劑為加熱型熱固性導(dǎo)電銀漿。

所述的步驟1中，導(dǎo)線距裁剪后碳納米紙兩端距離保持一致。