[發明專利]一種多級核殼結構ZnO/PVDF納米纖維柔性壓電傳感器及其制備方法

在審

• 申請號: 202110794515.3
• 申請日: 2021-07-14
• 公開（公告）號: CN113654577A
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 楊維清;鄧維禮;楊濤;蘭浡玲;張洪瑞;田果;張彬彬
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01D5/14
• 分類號: G01D5/14;D06M11/44;D04H1/728;D04H1/4318;A61B5/00;D06M101/22
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 李林合

1.一種多級核殼結構ZnO/PVDF納米纖維柔性壓電傳感器的制備方法，其特征在于，包括以下過程：通過靜電紡絲技術制備取向均一的PVDF納米纖維膜，再通過水熱法沿著PVDF纖維表面外延生長ZnO納米棒，最后通過旋涂工藝于PVDF纖維兩側制備柔性電極，封裝，制得多級核殼結構ZnO/PVDF納米纖維柔性壓電傳感器。

2.如權利要求1所述的多級核殼結構ZnO/PVDF納米纖維柔性壓電傳感器的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

S1、PVDF納米纖維膜的制備：將PVDF(聚偏氟乙烯)加入溶劑中，于50～70℃水浴1～3小時，得到PVDF前驅體溶液；再將PVDF前驅體溶液通過靜電紡絲技術制備PVDF納米纖維膜；

S2、PVDF納米纖維膜表面ZnO種子層的制備：通過磁控濺射技術于S1所得的PVDF納米纖維膜表面制備均勻覆蓋的ZnO種子層；

S3、水熱法生長ZnO納米棒：將S2所得的表面覆蓋有ZnO種子層的PVDF納米纖維膜浸入到含有0.1M/L烏洛托品和0.1M/L硝酸鋅的水溶液中，于80～95℃下生長5.5～7.5h，然后將PVDF納米纖維膜取出并干燥；

S4、多級核殼結構ZnO/PVDF納米纖維柔性壓電傳感器的制備：通過旋涂Ag納米線于S3所得的PVDF納米纖維膜兩側制備柔性電極，然后于80～95℃下干燥4～7min，封裝，即可制得多級核殼結構ZnO/PVDF納米纖維柔性壓電傳感器。

3.如權利要求2所述的多級核殼結構ZnO/PVDF納米纖維柔性壓電傳感器的制備方法，其特征在于，所述S1中PVDF前驅體溶液中PVDF的質量分數為20％～35％。

4.如權利要求2所述的多級核殼結構ZnO/PVDF納米纖維柔性壓電傳感器的制備方法，其特征在于，所述S1中溶劑為丙酮、二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、四氫呋喃、甲苯和乙酸乙酯中的至少一種。

5.如權利要求2所述的多級核殼結構ZnO/PVDF納米纖維柔性壓電傳感器的制備方法，其特征在于，所述S1中靜電紡絲的工藝參數為：注射器采用20G針頭，加載電壓15～19kV，針頭與板間距離為8～15cm，推進速度為0.01～0.04ml/min，溫度為26～31℃，空氣相對濕度為35～50％，紡絲時間為0.5～2h，滾筒轉速為1400～1600rad/s，于35～50℃干燥11～13h，再于135～150℃下干燥1.5～3h，即可。

6.如權利要求2所述的多級核殼結構ZnO/PVDF納米纖維柔性壓電傳感器的制備方法，其特征在于，所述S2中磁控濺射的工藝參數為：功率為50～70W，Ar與O₂的流速比為35～45:1，濺射時間為1.5～3h。

7.如權利要求2所述的多級核殼結構ZnO/PVDF納米纖維柔性壓電傳感器的制備方法，其特征在于，所述S4中旋涂的工藝參數為：旋涂轉速為1000～1100rad/s，旋涂時間為5～15s。

8.如權利要求2所述的多級核殼結構ZnO/PVDF納米纖維柔性壓電傳感器的制備方法，其特征在于，所述S4中封裝采用膠帶封裝；其中，膠帶可選自BOPP膠帶、布基膠帶、牛皮紙膠帶、美紋紙膠帶、纖維膠帶、PVC膠帶或PU膠帶。

9.采用權利要求1-8任一項所述的多級核殼結構ZnO/PVDF納米纖維柔性壓電傳感器的制備方法制得的多級核殼結構ZnO/PVDF納米纖維柔性壓電傳感器。