[發明專利]一種銀納米線/MXene柔性應力傳感器的制備方法

有效

• 申請號: 201911088528.8
• 申請日: 2019-11-08
• 公開（公告）號: CN110864828B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 沈耿哲;何鑫;梁天龍;楊為家;陳柏樺;王鳳鳴
• 申請（專利權）人: 五邑大學
• 主分類號: G01L1/18
• 分類號: G01L1/18;B22F1/00;B22F9/24;B82Y30/00;B82Y40/00;D01F1/09;D01F9/22
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 李彥孚

1.一種銀納米線/MXene柔性應力傳感器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1)、銀納米線導電薄膜的制備

S101)、在室溫條件下，分別將葡萄糖、硝酸銀和硫酸鐵分別用去離子水溶解，然后將三者混合在一起，并通過磁力攪拌得到亮黃色的溶液；

S102)、將聚乙烯吡咯烷酮PVP加入步驟S101)制備的亮黃色的溶液中，磁力攪拌直至充分溶解PVP完畢后轉移至高壓反應釜中，在密封狀態下以150-200℃加6-10h，在熱水處理后，獲得灰綠色沉淀；

S103)、利用稀硝酸洗滌步驟S102)得到的沉淀數次，將銀納米線表面上的氧化層除去，然后再通過乙醇數次離心后除去銀納米線中過量的稀硝酸；

S104)、通過對步驟S103)反復過濾后收集得到長的銀納米線，然后將得到的長的銀納米線涂敷在玻璃片上，并在200-250℃下加熱0.5-2.5h；

S105)、在銀納米線薄膜覆蓋上叉式圖案掩模板，用針穿過空缺部分劃去銀納米線薄膜之后，再通過涂敷PDMS在玻璃片上，厚度控制在0.1-0.3mm之間，將其在80-120℃固化2-6h，剝離下來，得到銀納米線導電薄膜；

S2)、內核柔軟的MXene導電碳纖維的制備

S201)、在室溫為30-40℃，濕度為30％-50％的條件下，將聚丙烯腈PAN溶解于N-N二甲基甲酰胺DMF溶劑中配置13-15wt％濃度的溶液；

S202)、將步驟S201)中得到的溶液在40-60℃恒溫攪拌6h，通過濃度為10-15％氫氟酸HF加入腐蝕MAX相鈦碳化鋁Ti₃AlC₂經過去離子水清洗后超聲處理1-3次，每次超聲處理1-3h，然后在溫度為60-80℃下烘干3-6h，得到干燥的Mxene—Ti₃C₂粉末；

S203)、將Mxene—Ti₃C₂粉末加入到PAN前驅液中得到紡絲溶液，密封保存備用；

S204)、將紡絲溶液通過無序靜電紡絲機處理得到PAN/MXene纖維；

S205)、將PAN/MXene纖維經過溫度為200-280℃的條件下預氧化，升溫速度控制在0.5-3℃/min，再在溫度為850-1050℃，通有氮氣的管式爐中加熱2h制備得到質地外殼較硬、內核柔軟的MXene導電碳纖維；

S3)、柔性壓力傳感器的制備

S301)、將步驟S205)制備的MXene導電碳纖維上下兩端封裝步驟S1)制備的銀納米線導電薄膜，邊緣采用PDMS進行封裝80℃固化1h；

S302)、分別從上下兩層銀納米線導電薄膜上引出導線，得到柔性壓力傳感器的制備。

2.根據權利要求1所述的一種銀納米線/MXene柔性應力傳感器的制備方法，其特征在于：步驟S101)中，所述的葡萄糖、硝酸銀和硫酸鐵分別溶于去離子水后的體積比為2：2：1。

3.根據權利要求1所述的一種銀納米線/MXene柔性應力傳感器的制備方法，其特征在于：步驟S104)中，所述的長的銀納米線的長度為8-10μm，直徑為100-150nm。

4.根據權利要求1所述的一種銀納米線/MXene柔性應力傳感器的制備方法，其特征在于：步驟S202)中，所述的腐蝕MAX相鈦碳化鋁Ti₃AlC₂的目數為200-400目。

5.根據權利要求1所述的一種銀納米線/MXene柔性應力傳感器的制備方法，其特征在于：步驟S204)中，將紡絲溶液通過無序靜電紡絲機接收距離10-15cm，電壓8.0-15KV，紡制36-48h后，得到PAN/MXene纖維。

6.根據權利要求1所述的一種銀納米線/MXene柔性應力傳感器的制備方法，其特征在于：步驟S301)中，所述的MXene導電碳纖維和銀納米線導電薄膜按照三明治結構封裝。

7.根據權利要求1所述的一種銀納米線/MXene柔性應力傳感器的制備方法，其特征在于：步驟S301)中，上下兩層的銀納米線導電薄膜的叉式圖案相反。