[發明專利]一種超疏水材料及其制備方法和傳感器

有效

• 申請號: 202110968514.6
• 申請日: 2021-08-23
• 公開（公告）號: CN113667291B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 孔綱;朱炎彬;劉嬌;劉戀;車淳山
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C08L75/04
• 分類號: C08L75/04;C08K3/04;C08K9/04;G01B7/16;G01L1/18;G01L1/22
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 齊鍵

本發明公開了一種超疏水材料及其制備方法和傳感器，所述超疏水材料包括還原氧化石墨烯/聚氨酯海綿復合材料。本發明中的超疏水材料具有超疏水性，可以應用于對防水有高要求的設備中，具有較高的市場價值。本發明中的超疏水材料的制備工藝簡單，易操作，所選用的原材料價格低廉，成本低，適合規模化生產。本發明中的傳感器具有超疏水性，靈敏度最高可達3.8，對微小壓力檢測準確，能夠快速響應等特點，具有較高的市場價值。

技術領域

本發明涉及材料領域，具體涉及一種超疏水材料及其制備方法和傳感器。

背景技術

高性能的壓阻材料一直是人機交互、機器人、電子皮膚和可穿戴設備等領域中至關重要的組成部分之一。然而，壓阻材料的實際應用場景往往比較復雜，單一功能的壓阻材料已經逐漸不能滿足實際應用需要。例如，用于可穿戴設備的壓阻材料在實際應用時易被空氣中的水氣或汗水侵蝕。這不僅會導致信號失真，影響可穿戴設備的使用壽命，而且極易造成電路短路，威脅到使用者的人身安全。

超疏水材料依賴于特定的微納米級復合結構和疏水性物質表面改性，制備思路簡潔有效。因此，越來越多的研究者開始致力于開發具備超疏水性的壓阻材料。有研究者提出在三維聚合物骨架上自組裝石墨烯片層從而制備石墨烯海綿的策略。但這種基于聚合物基體的石墨烯傳感器靈敏度低，工藝復雜且成本較高，實現超疏水性能的研究較少，使得這類傳感器的應用受到一定限制。

發明內容

為了克服上述現有技術存在的問題，本發明的目的之一在于提供一種超疏水材料。

本發明的目的之二在于提供一種上述超疏水材料的制備方法。

本發明的目的之三在于提供了上述超疏水材料在人機交互、機器人、電子皮膚或可穿戴設備中的應用。

本發明的目的之四在于提供一種包含上述超疏水材料的傳感器。

為了實現上述發明目的，本發明的第一方面所采取的技術方案是：一種超疏水材料，所述超疏水材料包括還原氧化石墨烯/聚氨酯海綿復合材料。

優選地，所述超疏水材料的水接觸角150°；進一步優選地，所述超疏水材料的水接觸角152°。

本發明第二方面提供了一種上述超疏水材料的制備方法，該制備方法包括以下步驟：

S1：將氧化石墨烯團聚體與聚氨酯海綿混合，制得復合海綿；

S2：將復合海綿冷凍，然后與還原劑反應，制得所述超疏水材料。

優選地，所述氧化石墨烯團聚體的制備方法為：將氧化石墨烯分散液與十二烷基糖苷混合反應，制得氧化石墨烯團聚體。本發明中的制備方法盡管使用了表面活性劑，但是制備獲得的還原氧化石墨烯/聚氨酯海綿復合材料仍能實現超疏水性。

優選地，所述氧化石墨烯團聚體為微泡狀。

優選地，所述氧化石墨烯分散液在使用之前先進行超聲處理。

優選地，所述超聲處理時間為24～54min；進一步優選地，所述超聲處理時間為30～45min；再進一步優選地，所述超聲處理時間為30～45min。

優選地，所述超聲處理溫度為22～34℃；進一步優選地，所述超聲處理溫度為25～30℃；再進一步優選地，所述超聲處理溫度為28℃。

優選地，所述氧化石墨烯分散液的質量體積比為6.4～9.6mg/ml；進一步優選地，所述氧化石墨烯分散液的質量體積比為7～8.5mg/ml；再進一步優選地，所述氧化石墨烯的質量體積比為8mg/ml。

優選地，所述十二烷基糖苷的加入量為16～30mg；進一步優選地，所述十二烷基糖苷的加入量為20～25mg。

優選地，所述氧化石墨烯團聚體制備方法中的混合反應采用攪拌、超聲、震蕩中的至少一種。