[發明專利]石墨烯多功能薄膜傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 202010962415.2
• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN112325762B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 拜永孝;任浩
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16;G01L1/22;G01K7/16;G01N27/04
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 孔燦

1.一種石墨烯多功能薄膜傳感器，其特征在于，所述石墨烯多功能薄膜傳感器包括：柔性基底、層狀結構的石墨烯薄膜、銀漿和銅導線、彈性高分子材料；其中，所述層狀結構的石墨烯薄膜覆蓋在所述柔性基底表面上，獲得層狀石墨烯多功能薄膜電極；所述銀漿和銅導線覆蓋在所述層狀石墨烯多功能薄膜電極的兩端，獲得信號可輸出的導電層狀石墨烯多功能薄膜電極；所述彈性高分子材料均勻涂敷于所述導電層狀石墨烯多功能薄膜電極的表面；所述層狀結構的石墨烯薄膜是通過減壓壓印設備采用減壓壓印方式將石墨烯導電油墨層層打印在所述柔性基底表面而形成；

其中，所述減壓壓印方式是指：將所述石墨烯導電油墨在初始壓力n下擠出帶有石墨烯多功能薄膜傳感器形狀的模板，在柔性基底表面構筑出單層的石墨烯薄膜后進行烘干，再次打印時降低壓力為n₁＝n-n₀將石墨導電油墨擠出模板覆蓋于第一層石墨烯薄膜上，得到兩層石墨烯薄膜然后烘干，后續逐次打印過程中，每次打印過程中的外加壓力為上一次外加壓力減去n₀得到的值，重復第x+2次打印時降低壓力為n_x+1＝n_x-n₀將石墨導電油墨擠出模板覆蓋于x+1層石墨烯薄膜上，得到x+2層石墨烯薄膜然后烘干的步驟，直至得到預設層數的層狀結構的石墨烯多功能薄膜；其中，所述初始壓力n取值范圍為0.3MPa～0.5MPa，所述n₀取值范圍為3000Pa～5000Pa，所述n₀為每次打印降低的壓力差值，n₁為第2次打印時的壓力值，n_x+1為第x+2次打印時的壓力值，n_x為第x+1次打印時的壓力值，x為大于等于0的整數。

2.如權利要求1所述的石墨烯多功能薄膜傳感器，其特征在于，所述石墨烯導電油墨由石墨烯、樹脂、成膜助劑、消泡劑和綠色溶劑以調節轉速300～500r/min，分散60～180min而獲得；所述石墨烯質量百分比為40～70％、所述樹脂的質量百分比為10～20％、所述消泡劑的質量百分比為0.01～0.3％、所述成膜助劑的質量百分比為3～10％，所述綠色溶劑的質量百分比為10～45％。

3.如權利要求2所述的石墨烯多功能薄膜傳感器，其特征在于，所述石墨烯為機械剝離方式制備的石墨烯；所述樹脂為聚氨酯、丙烯酸、二羥甲基二羥基乙烯脲、環氧樹脂、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚酰胺樹脂中至少一種；所述成膜助劑為無水乙醇、一縮二乙二醇、丙三醇、松油醇、乙二醇、羧甲基纖維素、乙基纖維素、羧乙基甲基纖維素中至少一種；所述消泡劑為SPG-10消泡劑、2020消泡劑、BYK-030消泡劑、JT-908消泡劑中至少一種；所述綠色溶劑為去離子水。

4.如權利要求1所述的石墨烯多功能薄膜傳感器，其特征在于，所述柔性基底為聚對苯二甲酸乙二脂薄膜、聚酰亞胺薄膜、聚二甲基硅氧烷薄膜、可降解塑料薄膜、雙向拉伸聚丙烯薄膜、棉布、合成纖維或混紡布中的一種；所述彈性高分子材料為聚二甲基硅氧烷、聚氨酯、熱塑性聚氨酯、商用丁腈橡膠中至少一種。