[发明专利]一种高度可拉伸高灵敏度的3D打印石墨烯基柔性传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种高度可拉伸高灵敏度的3D打印石墨烯基柔性传感器，其特征在于，所述石墨烯基柔性传感器具有两级传感结构，其中：一级传感结构由导电填料填充弹性体复合材料构成，二级传感结构是一级传感结构表面包覆还原氧化石墨烯而形成；所述的导电填料与弹性体复合材料的质量比为1:20-1:1；挥发溶剂后3D打印材料的流变特性为：在剪切速率为0.1s^-1，25℃条件下的表观粘度为1000-50000Pa·s；

3D打印石墨烯基柔性传感器的制备方法具体步骤如下：

（1）在常温下将导电填料与弹性体复合材料按比例进行溶液混合，进一步挥发溶剂后，形成3D打印材料，通过计算机设计相关打印结构，3D打印出一级传感结构；

（2）将步骤（1）3D打印出一级传感结构进行固化交联，将固化交联后的材料表面进行等离子体处理；

（3）将等离子体表面处理后的一级传感结构表面进一步包覆带有正电的水溶性聚合物电解质；

（4）将包覆有聚合物电解质的一级传感结构表面通过静电作用包覆氧化石墨烯GO，并且通过化学还原的方法将包覆的GO还原为RGO，得到具有二级传感结构的传感材料；

（5）将步骤（4）得到的二级传感结构的传感材料在引出电极进行封装后，形成石墨烯基柔性传感器。

2.根据权利要求1所述的石墨烯基柔性传感器，其特征在于，所述的一级传感结构所选用的导电填料为碳系导电填料。

3.根据权利要求2所述的石墨烯基柔性传感器，其特征在于，所述碳系导电填料为炭黑，碳纳米管或石墨烯中的一种或者几种。

4.根据权利要求1所述的石墨烯基柔性传感器，其特征在于，所述的一级传感结构选用的弹性体为热塑性聚氨酯弹性体(TPU)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)或Ecoflex硅橡胶中的一种或几种。

5.一种如权利要求1所述的高度可拉伸高灵敏度的3D打印石墨烯基柔性传感器的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

（1）在常温下将导电填料与弹性体复合材料按比例进行溶液混合，进一步挥发溶剂后，形成3D打印材料，通过计算机设计相关打印结构，3D打印出一级传感结构；

（2）将步骤（1）3D打印出一级传感结构进行固化交联，将固化交联后的材料表面进行等离子体处理；

（3）将等离子体表面处理后的一级传感结构表面进一步包覆带有正电的水溶性聚合物电解质；

（4）将包覆有聚合物电解质的一级传感结构表面通过静电作用包覆氧化石墨烯GO，并且通过化学还原的方法将包覆的GO还原为RGO，得到具有二级传感结构的传感材料；

（5）将步骤（4）得到的二级传感结构的传感材料在引出电极进行封装后，形成石墨烯基柔性传感器。

6.根据权利要求5所述的石墨烯基柔性传感器的制备方法，其特征在于，所述的导电填料与弹性体材料的质量比为1:20-1:1。

7.根据权利要求5所述的石墨烯基柔性传感器的制备方法，其特征在于，所述的用于溶液混合弹性体复合材料与导电填料的溶剂包括乙酸乙酯、二甲苯、四氢呋喃、N, N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N-甲基-2-吡咯烷酮、丙酮或环己烷中的一种或几种。

8.根据权利要求5所述的石墨烯基柔性传感器的制备方法，其特征在于，所述的等离子体表面处理后的一级传感结构表面进一步包覆带有正电的水溶性聚合物电解质，所述水溶性聚合物电解质包括聚乙烯亚胺，聚二烯丙基二甲基氯化铵或聚N,N-二甲基丙烯酰胺中的一种或者几种。

9.根据权利要求5所述的石墨烯基柔性传感器的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述的针对包覆GO的化学还原过程中选用的还原剂包括水合肼，氢碘酸，硼氢化钠，抗坏血酸，乙二胺及氨水中的一种或几种；所述的还原条件为：在25-100℃条件下，将获得的包覆GO的传感材料置于以上化学还原剂溶液或者蒸汽气氛中，还原处理2-72小时。