[发明专利]一种利用废旧热固性树脂制备柔性应变传感器的方法

说明书

本发明公开了一种利用废旧热固性树脂制备柔性应变传感器的方法，包括如下步骤：S1、将废旧热固性树脂加工成指定形状后，在惰性气氛中进行高温碳化处理，得到具有多孔结构的碳化材料；S2、在碳化材料上粘结薄铜片作为电极，并在薄铜片上焊接金属导线构成连接外部的通路；S3、配置聚合物弹性体液体；S4、将碳化材料电极放到指定形状的模具中，用聚合物液体进行浇注封装，得到柔性应变传感器。本发明基于废旧热固性树脂作为原材料制备柔性应变传感器，具有柔性好、灵敏度高、响应时间短、耐疲劳性好等优点，且实现了废弃物回收再利用，对环境保护有重要意义。

技术领域

本发明属于传感技术领域，具体涉及一种利用废旧热固性树脂制备柔性应变传感器的方法。

背景技术

应变传感器是一种将应变量转换成为电信号，用于测量应变，位移，压力，扭转等行为的功能性电子器件。传统的应变传感器大多基于金属和半导体材料，但是其刚性较大，变形量小，不适用于检测大范围形变以及人体各种复杂运动。柔性应变传感器克服了传统应变传感器易碎，形变范围小等缺点，同时还具备生物相容性，大形变能力，透明性及可穿戴性等优势，在近年来得到了非常迅速的发展。柔性传感器主要由具有导电性能的活性材料和对活性材料起封装保护作用的弹性基体材料组成，其中，活性材料的选择对于柔性传感器的性能有重要影响。目前报道的柔性应变传感器的活性材料包括：金属纳米材料(金属纳米粒子，金属纳米线)，纳米碳材料(炭黑，碳纳米管，石墨烯)以及有机材料等。

热固性树脂因其具有刚性大、硬度高、耐温高、制品尺寸稳定性好等优点，被广泛应用于家电行业、汽车制造、建筑材料等。然而，热固性塑料的大范围的生产和使用必将产生大量的废旧制品，而且由于热固性塑料具有难溶难熔的特性，使得回收利用相当困难。废旧热固性塑料的不断累积将会给社会带来巨大的环境压力，对生态系统产生危害。因此加强对热固性塑料的回收及再利用的研究，对保护环境和节约资源具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种以废旧热固性树脂为原材料制备柔性应变传感器的方法，不仅解决了废旧热固性树脂回收再利用困难的问题，还弥补了现有传感器在适用范围和功能单一等方面的不足。

为了实现本发明这些目的和其它优点，本发明提供了一种利用废旧热固性树脂制备柔性应变传感器的方法，将废旧热固性树脂在惰性气氛中进行高温碳化处理制得碳化材料；在碳化材料上安装电极并连接外部导线，再使用聚合物弹性体进行封装固化，即得到柔性应变传感器。

上述利用废旧热固性树脂制备柔性应变传感器的方法，具体包括如下步骤：

S1、将废旧热固性树脂加工成指定形状后，在惰性气氛中进行高温碳化处理，升温和降温速率为1-5℃/min，热处理温度为400-1200℃，恒温1-4h，得到具有多孔结构的碳化材料，作为柔性传感器的活性材料，所述惰性气氛为氮气或者氩气；

S2、通过导电银膏在碳化材料上粘结薄铜片作为电极，并在薄铜片上焊接金属导线构成连接外部的通路；或者直接在碳化材料上粘接金属导线，制得碳化材料电极；

S3、制备用于封装碳化材料的聚合物弹性体溶液；

S4、将步骤S2得到的碳化材料电极放到指定形状的模具中，用步骤S3制备的聚合物弹性体溶液进行浇注封装，得到柔性应变传感器。

优选的是，上述方法还包括，对废旧热固性树脂进行预处理步骤，具体操作为：将废旧热固性树脂原材料进行筛选，除杂，然后用乙醇和去离子水清洗后烘干，以待后续加工成型及高温碳化处理。

优选的是，所述废旧热固性树脂为环氧树脂、酚醛树脂、苯并噁嗪树脂、脲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、聚氨酯及其发泡材料其中的一种。