[發(fā)明專利]一種PDMS海綿基應(yīng)變傳感器材料的制備方法

在審

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• 申請日: 2020-04-09
• 公開（公告）號: CN111378205A
• 公開（公告）日: 2020-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張衛(wèi)英;董岳峰;李曉;陳立樟;歐陽萬軍
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學
• 主分類號: C08J9/40
• 分類號: C08J9/40;C08J9/42;C08J9/36;C08J9/26;C08L83/04;C08L5/08;C08K3/04;C08K7/06
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 修斯文;蔡學俊

本發(fā)明屬于柔性電子材料領(lǐng)域，具體涉及一種PDMS海綿基應(yīng)變傳感器材料的制備方法，制備過程包括：首先，采用生活中常見的白砂糖和綿白糖為原料制備方糖，接著將方糖作為犧牲模板制備PDMS海綿，再將PDMS海綿依次浸涂于殼聚糖溶液和氧化石墨烯分散液中，然后用還原劑抗壞血酸來還原制得RGO/PDMS海綿，最后用滴涂的方法在RGO/PDMS海綿涂覆一層銀納米線（AgNWs），干燥后制得AgNWs/RGO/PDMS海綿應(yīng)變傳感器材料。本發(fā)明的應(yīng)變傳感器材料具有良好的導(dǎo)電性，在壓縮應(yīng)變中電阻會發(fā)生明顯變化，同時具有優(yōu)秀的壓縮循環(huán)穩(wěn)定性，而且制備工藝簡單、易操作，是智能柔性應(yīng)變傳感器領(lǐng)域非常有發(fā)展?jié)摿Φ男虏牧稀?/p>

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于柔性電子材料領(lǐng)域，涉及應(yīng)變傳感器材料的制備，更具體涉及一種PDMS海綿基應(yīng)變傳感器材料的制備方法。

背景技術(shù)

隨著可穿戴智能設(shè)備的加速發(fā)展，應(yīng)變傳感器在人體運動檢測、人體健康監(jiān)測、人造肌肉和人機界面等領(lǐng)域顯示出良好的應(yīng)用前景。然而，傳統(tǒng)的應(yīng)變傳感器一般由金屬或無機半導(dǎo)體構(gòu)成，其檢測范圍有限（5%），不能滿足高應(yīng)變傳感器的迫切需求。此外，制備工藝復(fù)雜，制造成本高也制約了其應(yīng)用和發(fā)展。因此，急需開發(fā)新型的柔性智能應(yīng)變傳感器。將柔性高分子材料和納米導(dǎo)電材料組裝成海綿結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電復(fù)合材料，形變范圍較寬，有望應(yīng)用于柔性應(yīng)變傳感器中。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新穎的方法制備海綿結(jié)構(gòu)的應(yīng)變傳感器材料。首先利用生活中常見的白砂糖和綿白糖不同的粒度，制備出具有兩種顆粒結(jié)構(gòu)的方糖，進而以方糖為犧牲模板制得孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達的PDMS海綿。由于PDMS的高疏水性和惰性，本發(fā)明先在PDMS海綿表面附著一層帶正電荷的殼聚糖，以便有效地將氧化石墨烯附著在PDMS海綿上。最后采用滴涂的方法將銀納米線在RGO/PDMS表面覆蓋一層，以讓PDMS海綿具有更強的導(dǎo)電性，改善應(yīng)變傳感性能。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：

一種PDMS海綿基應(yīng)變傳感器材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）以白砂糖和綿白糖為原料制備方糖；

（2）用方糖為犧牲模板制備PDMS海綿；

（3）氧化石墨烯在PDMS海綿表面附著并還原制備RGO/PDMS海綿；

（4）將銀納米線滴涂在RGO/PDMS海綿表面制得AgNWs/RGO/PDMS海綿應(yīng)變傳感器材料。

步驟（1）中，所述方糖的制備方法如下：稱取白砂糖和綿白糖各5g放入燒杯中攪拌均勻，然后加入1ml的去離子水繼續(xù)攪拌，將攪拌好的糖置于棱長為1-2cm的立方體模具中，再放入烘箱中干燥5h制得方糖。

步驟（2）中，按質(zhì)量比例10：1的比例稱取適量的PDMS原膠和固化劑，置于燒杯中劇烈攪拌5min，用超聲去除因攪拌產(chǎn)生的氣泡，然后將步驟（1）中制備的方糖浸沒于其中，并置于真空干燥箱中抽真空靜置2h，再取出置于烘箱中100-120℃固化1h，最后將固化好的方糖置于去離子水中，待方糖充分溶解后，干燥即得PDMS海綿。

步驟（3）中，先將步驟（2）中制備的PDMS海綿浸入0.2-0.4mg/ml的pH在4~6的酸性殼聚糖溶液中擠壓5次，放入烘箱干燥后，再浸入1-2mg/ml的氧化石墨烯分散液中擠壓5次，經(jīng)烘箱干燥制得GO/PDMS海綿，這為一遍GO在PDMS海綿附著過程。將這個過程循環(huán)三遍，然后將GO/PDMS海綿放入5mg/ml的抗壞血酸溶液中，在95℃烘箱中還原12h，制得RGO/PDMS海綿。

步驟（4）中，用滴涂法將1mg/ml的銀納米線乙醇分散液滴涂3-5ml在步驟（3）制備的RGO/PDMS海綿表面，自然干燥后得到AgNWs/RGO/PDMS海綿應(yīng)變傳感器材料。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：