[發明專利]一種能自愈合的石墨烯柔性傳感器及其制備方法

在審

• 申請號: 201910231612.4
• 申請日: 2019-03-26
• 公開（公告）號: CN109990694A
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 謝墨
• 申請（專利權）人: 深圳日珥科技有限公司
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 胡輝

1.一種能自愈合的石墨烯柔性傳感器，包括傳感元件、電極、導線和自愈合柔性載體，其特征在于：所述傳感元件和電極包裹在自愈合柔性載體內，傳感元件的兩端分別與電極相連，導線與電極相連并引出自愈合柔性載體之外；所述傳感元件為屈曲的石墨烯薄膜，是利用自愈合柔性載體的自身應力將平整的石墨烯薄膜屈曲而成。

2.根據權利要求1所述的一種能自愈合的石墨烯柔性傳感器，其特征在于：所述傳感元件為至少一層屈曲的石墨烯薄膜。

3.根據權利要求1所述的一種能自愈合的石墨烯柔性傳感器，其特征在于：所述自愈合柔性載體的制備原料包括聚酰亞胺、聚二甲基硅氧烷、聚酯、環氧樹脂中的至少一種。

4.權利要求1～3任一項所述能自愈合的石墨烯柔性傳感器的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)采用微膠囊法制備柔性材料軟凝膠，將柔性材料軟凝膠固化，得到柔性基材；

2)將柔性基材向四周拉伸，然后在拉伸的柔性基材上放置平整的石墨烯薄膜；

3)使柔性基材自復原，將平整的石墨烯薄膜變為屈曲的石墨烯薄膜，得到傳感元件；

4)在傳感元件兩端接上電極，再將導線與電極相連，然后澆注步驟1)制得的柔性材料軟凝膠，固化，得到能自愈合的石墨烯柔性傳感器。

5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于：步驟1)和步驟4)中，固化是指在溫度為70℃～90℃下干燥1h～3h。

6.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于：步驟1)中，微膠囊法制備柔性材料軟凝膠的方法包括以下步驟：

S1：將尿素與甲醛溶液混合，得到預聚體溶液；

S2：將乙烯基聚二甲基硅氧烷和金屬催化劑溶于溶劑中，加入乙烯馬來酸酐共聚物溶液、預聚體溶液，混合反應，再加入聚乙烯醇水溶液，干燥，得到脲醛樹脂包覆乙烯基聚二甲基硅氧烷和金屬催化劑的微膠囊a；

S3：將聚甲基硅氧烷共聚物溶于溶劑中，加入乙烯馬來酸酐共聚物溶液、預聚體溶液，混合反應，再加入聚乙烯醇水溶液，干燥，得到脲醛樹脂包覆聚甲基硅氧烷共聚物的微膠囊b；

S4：將微膠囊a和微膠囊b混合于聚二甲基硅氧烷中，得到柔性材料軟凝膠。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于：步驟1)中，微膠囊法制備柔性材料軟凝膠的具體方法是：

S1：將0.5g～4g的尿素與2g～10g質量濃度為30％～50％的甲醛溶液混合，得到預聚體溶液；

S2：將0.1g～4g的乙烯基聚二甲基硅氧烷和0.01～0.3g的金屬催化劑溶于20mL～120mL溶劑中，加入50mL～250mL質量濃度為1％～7％的乙烯馬來酸酐共聚物溶液、1g～12g預聚體溶液，混合反應，再加入50mL～150mL聚乙烯醇水溶液，干燥，得到脲醛樹脂包覆乙烯基聚二甲基硅氧烷和金屬催化劑的微膠囊a；

S3：將0.1g～3g的聚甲基硅氧烷共聚物溶于20mL～120mL溶劑中，加入50mL～200mL質量濃度為1％～7％的乙烯馬來酸酐共聚物溶液、1g～12g的預聚體溶液，混合反應，再加入50mL～150mL聚乙烯醇水溶液，干燥，得到脲醛樹脂包覆聚甲基硅氧烷共聚物的微膠囊b；

S4：將微膠囊a和微膠囊b混合于聚二甲基硅氧烷中，得到柔性材料軟凝膠。

8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于：步驟1)的S2中，金屬催化劑選自金、鉑系金屬中的至少一種。

9.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于：步驟1)的S2和S3中，混合反應是在pH值為2～3.5的條件下進行。

10.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于：步驟1)的S4聚二甲基硅氧烷中，微膠囊a和微膠囊b的質量濃度分別獨立是1％～10％。