[發明專利]一種用于壓力傳感器的PVDF基復合薄膜的制備方法

在審

• 申請號: 202310607320.2
• 申請日: 2023-05-26
• 公開（公告）號: CN116607267A
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 楊路;孫嘉泰
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: D04H1/728
• 分類號: D04H1/728;D04H1/4318;D01F1/10
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種用于壓力傳感器的PVDF基復合薄膜的制備方法，包括如下步驟：將聚偏氟乙烯、多壁碳納米管和離子液體分別溶解于有機溶劑中，然后混合得到混合液；將混合液進行靜電紡絲，制得PVDF基復合薄膜。本發明引入離子液體和多壁碳納米管，并通過靜電紡絲法制備PVDF基敏感材料，顯著提高了PVDF基復合材料的壓阻以及電容變化靈敏度；并且較寬的檢測范圍，在電子皮膚，人體健康監測等領域有著重要的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種薄膜材料的制備方法，尤其涉及一種用于壓力傳感器的PVDF基復合薄膜的制備方法。

背景技術

近年來，隨著材料學、信息技術以及電子機械的發展，電子皮膚也越來越受到人們關注。各種可拉伸、壓縮、彎曲的柔性聚合物相繼問世，很多已逐步應用于用于仿生的柔性傳感器之中，具有良好柔韌性的聚合物基復合材料可以為電子皮膚領域以及人體植入等領域鋪平道路。根據其工作原理，柔性壓力傳感器可分為壓阻式、電容式、壓電式和摩擦電式等。而現有的柔性傳感器存在測試范圍小，應用領域窄，使用條件受限等問題。

與傳統的硅基和陶瓷基傳感器相比，基于聚偏氟乙烯(PVDF)復合材料由于其本身出色的柔韌性，能夠貼合適應人體復雜的表面，承受更大的變形，并且它們工作原理和制造過程相對簡單。

現有的PVDF基復合材料壓力傳感器仍存在以下缺陷：如檢測范圍窄，靈敏度低以及透氣性不佳等。

發明內容

發明目的：本發明的目的是提供一種具有較寬檢測范圍、靈敏度高的用于壓力傳感器的PVDF基復合薄膜的制備方法。

技術方案：本發明所述的用于壓力傳感器的PVDF基復合薄膜的制備方法，包括如下步驟：

(1)將聚偏氟乙烯、多壁碳納米管和離子液體分別溶解于有機溶劑中，然后混合得到混合液；

(2)將混合液進行靜電紡絲，制得PVDF基復合薄膜。

其中，步驟(1)中，所述聚偏氟乙烯與有機溶劑的質量比為0.11～0.22:1，以獲得所需厚度的敏感材料，PVDF厚度影響傳感器的檢測范圍，適當厚度有著更寬的檢測范圍。

其中，所述多壁碳納米管與有機溶劑的質量比為0.026～0.052:1，可以確保多壁碳納米管均勻的分散于PVDF薄膜中，過多的碳納米管會堆積在針頭附近形成堵塞。

其中，所述離子液體與有機溶劑的質量比為0.175～0.7:1，離子液體的加入能使敏感材料疏松多孔從而增加檢測范圍，過多的離子液體會使紡絲過流而終止。

其中，所述聚偏氟乙烯、多壁碳納米管、離子液體的質量比為66.7：1～2：6.67～26.7。

其中，步驟(1)中，所述離子液體為1-乙基-3-甲基咪唑硫氫酸鹽和/或氯化1-羧甲基-3-甲基咪唑。

其中，步驟(1)中，所述有機溶劑均為N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮或N,N-二甲基乙酰胺(DMA)中的至少一種。

其中，步驟(1)中利用磁力加熱攪拌器將PVDF溶解于有機溶劑中，在溫度為65℃下加熱8～12小時。將多壁碳納米管與有機溶劑混合后放入超聲波清洗機超聲30～60min使其均勻分散。使用超聲波清洗機將混合后的混合液均勻分散，時間為60～90min。