[發明專利]一種超疏水應變傳感器復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 202010078702.7
• 申請日: 2020-02-03
• 公開（公告）號: CN111171573B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 王鵬;范孝良;魏偉東;李自強;段巍
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）
• 主分類號: C08L83/04
• 分類號: C08L83/04;C08L71/00;C08K9/06;C08K3/04;C08K7/06
• 代理公司: 北京成實知識產權代理有限公司 11724
• 代理人: 葉立濤

本發明公開了一種超疏水應變傳感器復合材料的制備方法。本發明引入氟化聚二甲基硅氧烷，將其作為構建模塊，然后基于氟化聚二甲基硅氧烷、全氟聚醚和碳納米管的混合物制備了超疏水可拉伸傳感器。所制備的樣品顯示出穩定的響應，即使經過廣泛的循環拉伸，刮擦，手搓，砂紙磨損，200℃熱處理，酸/堿/鹽侵蝕以及高速滴/水流噴射，所制備出的樣品仍保持超疏水性,具有出色的機械強度和抗液體沖擊性。此外，作為可穿戴式應變傳感器，在檢測手指或手腕彎曲、脖子彎曲以及眨眼時，該樣品能夠保持出色的靈敏性、耐久性和可重復性，為應變式傳感器的發展提供了可靠的依據。

技術領域

本發明屬于超疏水復合材料制備技術領域，具體涉及一種基于氟化聚二甲基硅氧烷的超疏水應變傳感器的復合材料的制備方法。

背景技術

目前，可拉伸傳感器在人造皮膚，人體運動檢測，電子學等領域具有巨大的潛在應用價值。通?？衫靷鞲衅骺赏ㄟ^摻入導電填料(例如金屬納米材料、石墨烯、碳納米管)轉變成彈性聚合物來制備。由于導電材料具有優異的電氣和機械性能，尤其是碳納米管已被廣泛地用于可拉伸傳感應用。同時基于CNT 的應變傳感器同時顯示出高靈敏度(～35)和出色的可拉伸性(45％)。然而，應變傳感器在遇到潮濕、酸性和堿性環境等惡劣環境時很容易退化。進而具有超疏水性能的應變傳感器受到越來越多的關注。由于超疏水性是通過低表面能材料和微米或納米級紋理的結合來實現的，因此，大多數人造超疏水材料由于破壞了微米或納米結構而無法承受機械磨損。此外，對高速水射流或液滴沖擊的抵抗力差是阻止超疏水材料實際應用的另一個關鍵因素。近年來，人們已經做出了許多努力來構造超疏水可穿戴傳感器。雖然取得了顯著進展，但具有極好的機械強度和優異的耐化學性的超疏水性可伸縮傳感器仍然很少。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于氟化聚二甲基硅氧烷的超疏水應變傳感器的復合材料的制備方法

一種超疏水應變傳感器復合材料的制備方法，按照如下步驟進行：

(1)將七氟丁酸溶解在四氫呋喃中并攪拌0.7-1.5h，然后加入四乙氧基硅烷并攪拌2.5-3.5h，將混合溶液放入蒸發皿中自然風干后，得到氟化固化劑；

(2)將全氟辛基三乙氧基硅烷溶解在二甲基甲酰胺中，并將溶液攪拌1.5-3 h，然后添加碳納米管，超聲處理20-40min，并磁力攪拌4-8h，然后將溶液倒入蒸發皿中，自然風干，收集得到疏水性碳納米管粉末；

(3)將碳納米纖維分散在四氫呋喃中，添加聚二甲基硅氧烷并攪拌1-3h, 超聲處理20-40min，得到聚二甲基硅氧烷溶液；

(4)將氟化固化劑分散在四氫呋喃中并攪拌0.5-1.5h，然后通過超聲處理 20-40min將聚二甲基硅氧烷溶液與氟化固化劑懸浮液混合；

(5)將全氟聚醚添加到懸浮液中，添加二月桂酸二丁基錫作為固化催化劑，將溶液超聲處理3-8min并攪拌4-6h；所述全氟聚醚用于多氟化碳納米管改善機械柔韌性；

(6)將步驟(5)制備的溶液澆鑄到特氟隆模具中，在室溫下15-25min后，變成半固化，然后，借助于銅網將疏水性碳納米管粉末均勻地散布在半固化樣品的表面上，6-9h后，樣品完全固化，從模具中取出獲得的超疏水性應變傳感器復合材料；所述將疏水性碳納米管粉末均勻地散布在半固化樣品的表面上以保證材料的可拉伸性。

步驟(1)所述七氟丁酸、四氫呋喃、四乙氧基硅烷的用量質量比為3： (20-40)：(3-8)。

步驟(2)所述全氟辛基三乙氧基硅烷、二甲基甲酰胺、碳納米管的用量質量比為1：(40-60)：(0.5-2)。

步驟(3)所述碳納米纖維、四氫呋喃、聚二甲基硅氧烷的用量質量比為3： (40-60)：(40-60)。

步驟(5)所述全氟聚醚與二月桂酸二丁基錫的用量質量比為(3-5)：1。