[发明专利]用于低温3D打印柔性压力传感器的浆料及其制备方法

说明书

本发明是用于低温3D打印柔性压力传感器的浆料及其制备方法。浆料由聚二甲基硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、多壁碳纳米管和1,4‑二甲苯组分组成，其中聚二甲基硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、多壁碳纳米管的质量比为10:0.95‑1.05:0.05‑0.1,聚二甲基硅氧烷与1,4‑二甲苯的质量体积比浓度为2.5g/mL。其制备方法包括壁碳纳米管与1,4‑二甲苯溶剂初混液超声分散处理，聚二甲基硅氧烷与固化剂八甲基环四硅氧烷初步混合、搅拌混合，碳纳米管溶液和聚二甲基硅氧烷与八甲基环四硅氧烷混合物研磨处理和真空抽滤。本发明具有能够充分利用低温3D打印技术实现任意结构的可控设计和制造多孔结构的高灵敏度柔性压力传感器的突出优点。

技术领域

本发明属于3D打印浆料，尤其是涉及一种用于低温3D打印柔性压力传感器的浆料及其制备方法。

技术背景

高灵敏度的柔性压力传感器的使用已经涉及到了许多领域，在采用PDMS-CNT复合物制造的压力传感器中(PDMS即聚二甲基硅氧烷，CNT即碳纳米管)，通常采用酒精、氯仿作为溶剂分散CNT，溶剂最终挥发殆尽后与PDMS和固化剂混合获得相应的浆料，这种浆料在低温和常温的打印中所加工的压力传感器性能并没有太大的区别。

目前加工柔性压力传感器的方法基本上是通过光刻、化学气相沉积等方式进行，其工艺过程使用真空、洁净室等，存在设备昂贵、流程复杂、结构设计不可控等问题，明显地影响了柔性压力传感器的普及应用。

低温3D打印技术是快速成形技术的一种，其原理是在冷冻箱创造的低温环境下，随着打印喷头在打印平台上的有序移动，浆料在气压的作用下被挤出，在较大过冷度作用下使材料快速固化成形。

低温3D打印技术既能够保证结构的稳定性又能减少材料的浪费，相比于光刻、化学气相沉积等方式3D打印技术具有结构可控、可进行性能调控、便于批量生产应用的优势，但上述PDMS-CNT复合物制备的浆料凝固点都太高而不适用于低温3D打印。据申请人所知，目前市场上还没有一款符合所述要求的适用于低温3D打印制备柔性压力传感器的浆料。

发明内容

本发明的目的在于公开一种低温3D打印柔性压力传感器的浆料及其制备方法。

本发明的低温3D打印柔性压力传感器的浆料由以下组分组成：聚二甲基硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、多壁碳纳米管和1,4-二甲苯，其中聚二甲基硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、多壁碳纳米管的质量比为10:0.95-1.05:0.05-0.1,聚二甲基硅氧烷与1,4-二甲苯的质量体积比浓度为2.5g/mL。

本发明的浆料其制备方法包括以下步骤；

(1)将多壁碳纳米管与1,4-二甲苯溶剂混合得碳纳米管初混液；

(2)将(1)的碳纳米管初混液进行超声处理，得到分散均匀的碳纳米管溶液；

(3)将聚二甲基硅氧烷与固化剂八甲基环四硅氧烷初步混合；

(4)将(3)的混合物通过磁力搅拌机搅拌，搅拌时间10-30min；

(5)将(2)得到的碳纳米管溶液与(4)得到的聚二甲基硅氧烷和固化剂八甲基环四硅氧烷充分混合物置入球磨搅拌机中混合并研磨，研磨介质玛瑙球，球料质量比为2:1，其中直径3mm的占30％，直径2mm的占50％，直径1mm的占20％，转速为500-800r/min，搅拌时间1-3h；

(6)将(5)得到的浆料进行真空抽滤，用150目的筛网除去混合物中的大颗粒，浆料的粘度范围为50-500Pa.s。