[发明专利]一种多功能电热橡胶传感薄膜的制备方法和应用

说明书

本发明属于电子材料技术领域，具体为一种多功能电热橡胶传感薄膜的制备方法和应用。本发明提出的方法是将碳纳米管与有机胶混合，加入固化剂，压制成片状薄膜，恒温固化，再化学镀镍钴合金，制得多功能电热橡胶传感薄膜。该薄膜在30~6000MHz波段的电磁屏蔽效能为82.3~90.3dB，葡萄糖传感检测线性范围为5μM~5.5mM，传感灵敏度为2661~2671μAmM^‑1 cm^‑2，1V、2V、4V下电热温度为29.1~29.8℃、34.0~34.5℃、39.8~43.1℃。

技术领域

本发明属于电子材料技术领域，具体涉及一种多功能电热橡胶传感薄膜的制备方法和应用。

背景技术

随着人们生活质量与对可穿戴监测设备需求的提高以及物联网、人工智能和人机交互等科技水平的发展，能够对人体生命体征信号采集、转化与识别的可穿戴柔性电子装置成为连接智能生物与非智能机械装置的桥梁。可穿戴柔性电子器件对人体生命体征信号的采集包括人体脉搏、温度、皮肤应变、呼吸、心跳和体液等指标。柔性电子材料在智能可穿戴设备中得到了越来越广泛的应用。

王晓等从铜纳米线的合成方法、合成机理，铜纳米线透明电极的制备方法及后处理手段，铜纳米线透明电极在光伏器件、电加热元件、柔性可穿戴器件中的应用等方面的研究进展进行了阐述，并对铜纳米线研究及应用前景进行了展望（无机材料学报，2019年第1期49-59）。于佐君等通过分析目前智能装备与服装产业交叉领域的智能化服装的国内外现状，论述了智能服装领域功能性材料的分类与发展趋势，现代电子信息技术与通信传感技术等前沿科技对智能服装的植入，柔性可穿戴技术在医疗、保健、运动领域对智能服装功能的提升（西安工程大学学报，2019年第2期129-135）。近日，美国加利福尼亚大学圣地亚哥分校研发了一款可穿戴的“空调”，它只需要数分钟和少量的能量消耗，就能使人的皮肤保持在舒适的温度范围。这种可穿戴的“空调”，实际上是一种可实现高效长期温度调节的柔性热电器件。当环境温度在22℃~36℃范围内变化时，该器件能以最低能耗使皮肤温度保持在32℃左右，且有效时间长达8小时以上（纺织科学研究，2019年第7期8-8）。 曹机良等为获得柔性导电纺织材料，采用紫外(UV)光固化技术将还原氧化石墨烯(RGO)印制于棉织物表面。探究了RGO、聚氨酯丙烯酸酯(PUA)、光引发剂1173 和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)质量分数及UV 光固化时间对棉织物导电性能的影响，测试了整理织物的导电性和导电耐久性，通过扫描电子显微镜分析对整理织物的形貌。研究结果表明，随着RGO 质量分数增加，织物的导电性增强，但导电耐久性降低，随着PUA、光引发剂1173 和TMPTA 质量分数增加及固化时间延长，织物的导电性降低但导电耐久性提高；RGO 质量分数增加，织物表面沉积的RGO 越多，RGO 导电层的连续性提高。当RGO、PUA、TMPTA 和光引发剂1173 的质量比为10:4 :69:17，固化时间15s时印制出来的棉织物的导电性、导电耐久性最佳（纺织学报，2019年第2期135-140）。

目前，可穿戴领域最大的问题在于“圣诞树”效应，即为了获得更多的功能，需要在可穿戴产品上加载越来越多各种类型的电子器件，导致产品的使用体验性变差。如果某一种材料或器件能集成多种功能，则能有效减轻这种“圣诞树”效应，提高可穿戴产品品质。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多功能电热橡胶传感薄膜的制备方法和应用。

本发明提出的多功能电热橡胶传感薄膜的制备方法，具体步骤如下：

（1）混胶：将20~30g 多壁碳纳米管与30~50g有机胶混合，在高速剪切分散机中搅拌18-22分钟，加入3~5g 3-氨基丙基三甲氧基硅烷，在高速剪切分散机中继续搅拌18-22分钟，得到碳纳米管混合胶；

（2）压膜：将步骤（１）得到的碳纳米管混合胶置于压膜机中，制成10cm×1cm×1mm的薄膜，得到碳纳米管混合薄膜；