[发明专利]一种传感器用应变敏感材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种传感器用应变敏感材料及其制备方法，通过采用抄纸法制备应变敏感材料，取纤维进行疏解或打浆至抄纸要求，然后向疏解或打浆后的纤维中依次加入导电填料、助剂和水，搅拌混合均匀得到浆料，然后通过抄纸法得到应变敏感材料，采用低成本的抄纸法制备复合导电材料，成本低廉，能够实现大规模生产，采用纤维、导电填料和助剂作为原料，可实现降解，本发明相对于现有的应变传感器而言，具有原料来源丰富，价格低廉，制备简单，可大规模生产及可降解的优点；得到的应变敏感材料，结构简单，材料成本低，可降解，应变敏感材料的应变指数为26～31；响应时间为290‑310ms，能够实现现有应变传感器功能。

技术领域

本发明涉及传感器领域，具体的说，涉及一种传感器用应变敏感材料及其制备方法。

背景技术

硅基半导体工业的高度发展，将人类带入电子时代，人类的生产和生活方式发生了翻天覆地的变化。然而，硅基材料的刚性结构导致其应用局限性越来越明显。柔性的可穿戴电子设备具有柔性、可弯曲、可穿戴的特点，因此逐渐受到人们青睐，它们在软体机器人、柔性显示、电子皮肤、运动和健康监测等领域都显示出非常广泛的应用前景。

柔性应变传感器是可穿戴电子设备中的重要组成部件。常见的柔性应变传感器按照传感机理可分为电容式和电阻式。电阻式柔性应变传感器的制备方法一般有两种：其一是在柔性基底上涂覆或沉积导电物质，如在纸张上涂覆石墨粉或在聚酯薄膜上沉积石墨颗粒(Liao,X.；Liao,Q.；Yan,X.；Liang,Q.；Si,H.；Li,M.；Wu,H.；Cao,S.；Zhang,Y.Flexibleand Highly Sensitive Strain Sensors Fabricated by Pencil Drawn for WearableMonitor.Adv.Funct.Mater.2015,25(16),2395-2401.)；其二是在碳材料表面包覆弹性体材料，如将碳化的棉线包裹在聚甲基硅氧烷中(Li,Y.-Q.；Huang,P.；Zhu,W.-B.；Fu,S.-Y.；Hu,N.；Liao,K.Flexible wire-shaped strain sensor from cotton thread for humanhealth and motion detection.Sci.Rep.2017,7,45013)。这些柔性应变传感器均能实现良好的传感效果，但仍存在一定的不足，导致其应用存在较大的限制。主要体现在：(1)制备方法不适合大规模生产，因此导致其成本不够低廉，难以大批量使用；(2)传感器含有不可降解成分，存在电子污染的隐患，不能适应绿色可持续发展的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种传感器用应变敏感材料及其制备方法，本发明可以用于低成本、可降解的柔性应变传感器的大规模制备。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种传感器用应变敏感材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)、取纤维进行疏解或打浆至抄纸要求；

步骤2)、向疏解或打浆后的纤维中依次加入导电填料、助剂和水，搅拌混合均匀得到浆料，然后通过抄纸法得到应变敏感材料。

进一步的，纤维、导电填料和助留剂的质量比为：(50～70):(30～50):(0.1～0.5)。

进一步的，在制备过程中，水的加入量满足抄纸要求。

进一步的，纤维、导电填料、助留剂和水的质量比为(50～70):(30～50):(0.1～0.5)：5000～10000。

进一步的，纤维采用植物纤维或动物纤维；植物纤维采用木材纤维、非木材纤维或废纸纤维。

进一步的，导电填料采用石墨、炭黑、碳纳米管、石墨烯或金属粉。

进一步的，助剂采用助留剂阳离子聚丙烯酰胺、聚胺、聚氧化乙烯、阳离子淀粉、羧甲基纤维素中的一种或几种。