[發(fā)明專利]一種基于多巴胺修飾聚吡咯導(dǎo)電水凝膠的高靈敏度壓阻傳感器及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110389697.6
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113503991B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 錢成銘;姚冰;婁翔;閆祺瓏;韓哲亦;陳旻;王宗榮;曲紹興
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G01L1/18
• 分類號: G01L1/18;G01L9/06;C08J3/075;C08L33/26;C08L79/04;C08F220/56;C08F222/38;C08G73/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

1.一種基于多巴胺修飾聚吡咯導(dǎo)電水凝膠的高靈敏度壓阻傳感器，所述傳感器包括壓敏感應(yīng)層，壓敏感應(yīng)層兩側(cè)設(shè)有電極層，由柔性保護(hù)層封裝，其特征在于，所述的壓敏感應(yīng)層基于多巴胺修飾聚吡咯作為導(dǎo)電相的導(dǎo)電水凝膠制備而成，且表面具有均勻微突起，微突起的高度為15-20μm；所述的壓敏感應(yīng)層的厚度范圍為800μm-1000μm，所述的導(dǎo)電水凝膠為楊氏模量為50 kPa-55 kPa的導(dǎo)電水凝膠材料；所述的導(dǎo)電水凝膠是以聚丙烯酰胺鏈段網(wǎng)絡(luò)為基體，以多巴胺修飾的聚吡咯納米材料為導(dǎo)電相；所述微突起是以絲網(wǎng)印刷方法中的篩網(wǎng)作為模板，采用預(yù)凝膠后在模板上受壓成型制得。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多巴胺修飾聚吡咯導(dǎo)電水凝膠的高靈敏度壓阻傳感器，其特征在于，所述的多巴胺修飾的聚吡咯納米材料為納米顆粒。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多巴胺修飾聚吡咯導(dǎo)電水凝膠的高靈敏度壓阻傳感器，其特征在于，所述的多巴胺修飾的聚吡咯納米材料為納米纖維。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多巴胺修飾聚吡咯導(dǎo)電水凝膠的高靈敏度壓阻傳感器，其特征在于，所述多巴胺修飾的聚吡咯納米材料是采用改進(jìn)的水分散聚合法制得，包括如下：

稱取六水合氯化鐵于容器中，加入去離子水溶解，攪拌至澄清；

將上述容器置于冰水浴中，使體系溫度轉(zhuǎn)變?yōu)?℃；

稱取多巴胺鹽酸鹽加入上述容器中，繼續(xù)磁力攪拌；

向上述容器中加入吡咯單體，在攪拌以及冰水浴的條件下進(jìn)行聚合反應(yīng)；離心、采用去離子水-無水乙醇-去離子水的順序沖洗多次，真空干燥得到固體產(chǎn)物并研磨得到粉末狀，真空干燥后冷藏保存；

在將所述容器置于冰水浴中之前，若向容器溶液中添加0.5-2.5 mol/L的鹽酸，則最終制備得到的聚吡咯導(dǎo)電納米材料為納米纖維狀；否則為納米顆粒狀。

5.制備如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的高靈敏度壓阻傳感器的方法，其特征在于，包括如下步驟：

a. 通過改進(jìn)的水分散聚合法制備得到多巴胺修飾的聚吡咯納米材料，低溫4℃下保存；

b. 將丙烯酰胺單體和上述制得的納米材料加入去離子水中，超聲攪拌至溶液均一；

c. 加入引發(fā)劑過硫酸銨、交聯(lián)劑N,N-亞甲基雙丙烯酰胺、交聯(lián)促進(jìn)劑N,N'-亞甲基雙丙烯酰胺；

d. 將所得置于30-50℃真空干燥箱中5-7h凝膠，凝膠并制備微結(jié)構(gòu)后，獲得壓敏感應(yīng)層；所述微結(jié)構(gòu)是以絲網(wǎng)印刷方法中的篩網(wǎng)作為模板，采用預(yù)凝膠后在模板上受壓成型制得；

e．在壓敏感應(yīng)層兩側(cè)制備電極層，并采用柔性保護(hù)層進(jìn)行封裝，獲得柔性壓阻傳感器。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多巴胺修飾聚吡咯導(dǎo)電水凝膠的高靈敏度壓阻傳感器，其特征在于，當(dāng)所述導(dǎo)電水凝膠中以改進(jìn)的水分散聚合法制得的多巴胺修飾的聚吡咯納米纖維材料為導(dǎo)電相，所述壓阻傳感器的在小于3kPa的低壓范圍的靈敏度達(dá)到238.9kPa^-1。