[发明专利]一种自修复石墨烯基压力传感器的制备方法

说明书

本发明公开了一种自修复石墨烯基压力传感器的制备方法。本发明通过在自修复高分子基体中加入石墨烯@银纳米线复合导电体，制得具有自修复功能的导电弹性体；然后将该自修复导电弹性体封装成压力传感器。本发明解决了传统的自修复导电高分子材料的导电性能和自修复性能难以同时优化的矛盾问题。本发明具有以下优点：1、石墨烯@银纳米线复合导电体后处理中无需烘干处理，可减少了石墨烯@银纳米线的硬团聚难题；2、石墨烯@银纳米线复合导电体在自修复高分子基体中更易形成三维交联网络结构；3、自修复石墨烯基压力传感器具有寿命长、导电性高、灵敏度高的优点。

技术领域

本发明涉及智能高分子领域，更具体地，涉及一种自修复石墨烯基压力传感器的制备方法。

背景技术

近年来，随着可穿戴电子的飞速发展，柔性电子器件在医疗器械、能源、信息、工业等领域表现出巨大的应用前景。其中，柔性压力传感器是将外界的力信号转变为电信号的一种电子器件，得到了广泛应用。然而，传统的柔性压力传感器受到外界破坏、自身疲劳、老化后，压力传感器丧失了其基本传感功能，严重降低设备的使用寿命及稳定性。因此，开发出一种具有自修复功能的柔性压力传感器具有重要的意义。

为了得到自修复柔性压力传感器，国内外研究者在传感单元进行了大量研究。例如，厦门大学翁文桂、夏海平课题组设计了两种带有氨基甲酸酯的单体并进行自由基共聚得到一种自修复的超分子化合物。然后将超导电炭黑与自修复高分子进行复配，得到一种电导率达1 s/cm的半导体。美国斯坦福大学鲍哲楠课题组制备了一种具有自修复性能的电极材料。这种材料是将具有自修复性能的聚合物与导电颗粒进行共混实现的。利用氢键的可逆动态性，材料无需外部试剂的条件下可实现室温多次力学和电学自修复。S. A. Odom等则研究了一种导电性微胶囊，将这种微胶囊植入材料基体中。当材料受到破坏后，导电液体或溶剂从微胶囊中破裂，从而实现材料的自修复并能保持其电学性能。

但是，现有的自修复导电高分子材料，为了实现高导电性能，往往是通过在高分子基体中填充大量导电颗粒。这些导电颗粒的大量引入必然导致高分子的自修复性能大幅下降。这些问题大大限制了后续制备自修复压力传感器。因此，研究一种低添加份数、导电性能好和自修复性能高的一种自修复压力传感器的制备方法是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自修复石墨烯基压力传感器的制备方法。该方法解决现有的压力传感器不能自修复的难题和自修复导电高分子导电性能和自修复性能无法同时提高的问题，并提供一种自修复石墨烯基压力传感器制备方法。具有巨大的市场应用前景和良好的经济社会效益。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种自修复石墨烯基压力传感器的制备方法，包括以下步骤：

1）制备一维银纳米线材料

a)乙二醇预处理：将50～100 mL的乙二醇加入到三口烧瓶中在150～170℃充分加热10～30分钟；

b）量取1～4 mL的NaCl水溶液加入步骤a）形成的溶液中，加热10～15分钟；NaCl水溶液浓度为0.002～0.004 mol/L；

c）将一定量硝酸银溶于乙二醇中，形成0.3～0.5 mol/L的硝酸银溶液；将一定量聚乙烯吡咯酮（PVP）溶于乙二醇中，形成0.4～0.6 mol/L的PVP溶液；取10～15 mL硝酸银溶液加入到步骤b）形成的混合溶液中，同时取30～45mL的PVP溶液通过蠕动泵缓慢滴入，时间控制在50～90分钟内；

d)滴加结束后，将步骤c）得到的反应液取出静置至室温；然后将反应液在9000rpm下离心10分钟并用去离子水和无水乙醇多次清洗，最后得到粉末状产物；

2）制备石墨烯@银纳米线复合导电体