[发明专利]复合膜及其制备方法、压力传感器

说明书

本发明提供一种复合膜的制备方法，所述制备方法包括将含聚合物的溶液进行静电纺丝和含氧化石墨烯的分散液进行静电喷雾，于同一位置收集得到预制膜，所述预制膜包括纳米纤维膜以及嵌于所述纳米纤维膜中的聚集体，所述纳米纤维膜的材料为聚合物，所述聚集体的材料为氧化石墨烯；将所述氧化石墨烯还原，得到复合膜。本发明还提供一种基于该制备方法得到的复合膜以及基于该复合膜的压力传感器。本发明的复合膜具有极好的柔性和力学稳定性，压力传感器具有灵敏度高、宽量程、性能稳定的特点。

技术领域

本发明涉及压力传感器技术领域，特别是涉及一种复合膜及其制备方法、压力传感器。

背景技术

压阻式压力传感器由提供力学性能的基体和提供传感性能的活性材料组成，为了满足对灵敏度需求，通常通过模板法在活性材料中引入微沟纹型、半球型、金字塔型、互锁型等微纳结构。但是，这种以模板法为基础的结构设计方式往往需要较为复杂的工序，造价极高，不适于大规模制造，并且模板法得到的微结构只适用于小量程内的检测。而随着人类生活方式的智能化程度越来越高，设计具有高灵敏度、宽量程、性能稳定且制备工艺简单的柔性压力传感器是非常重要的。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种具有高灵敏度、宽量程、性能稳定的工艺简单的复合膜及其制备方法、压力传感器。

本发明复合膜的制备方法，包括：

提供含氧化石墨烯的分散液和含聚合物的溶液；

将所述溶液进行静电纺丝，同时所述分散液进行静电喷雾，于同一位置收集得到预制膜，所述预制膜包括纳米纤维膜以及嵌于所述纳米纤维膜中的聚集体，其中，所述纳米纤维膜的材料为聚合物，所述聚集体的材料为氧化石墨烯；

以及，将所述氧化石墨烯还原，得到复合膜。

在其中一实施例中，所述静电纺丝的工艺参数包括：电压为10kV～30kV，供液速度为0.1mL/h～5mL/h，接收距离为5cm～20cm；

及/或，所述静电喷雾的工艺参数包括：电压为10kV～30kV，供液速度为0.1mL/h～5mL/h，接收距离为5cm～20cm。

在其中一实施例中，所述静电纺丝时，第一喷头在5cm～10cm的范围内往复运动；

及/或，所述静电喷雾时，第二喷头在5cm～10cm的范围内往复运动。

在其中一实施例中，所述静电纺丝和所述静电喷雾于同一腔室中进行，所述腔室的温度为室温～100℃，湿度为10％～70％。

在其中一实施例中，采用硅烷将所述氧化石墨烯还原为石墨烯。

在其中一实施例中，以1mg氧化石墨烯计，所述硅烷的用量为2μL～5μL。

在其中一实施例中，于140℃～180℃的温度下将所述氧化石墨烯还原为所述石墨烯。

在其中一实施例中，所述硅烷包括甲基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或者多种。

在其中一实施例中，所述分散液中氧化石墨烯的浓度为3mg/mL～5mg/mL，所述溶液中聚合物的质量百分数为5％～20％。

在其中一实施例中，所述分散液中还包括有助剂，所述助剂包括聚乙烯吡咯烷酮。

在其中一实施例中，所述聚合物包括热塑性聚氨酯、尼龙、聚乳酸、聚甲基丙烯酸甲酯、醋酸纤维素、聚乙烯醇中的一种或者多种。

一种复合膜，由上述制备方法得到，包括纳米纤维膜以及嵌于所述纳米纤维膜中的聚集体，所述纳米纤维膜的材料为聚合物，所述聚集体的材料为石墨烯。

在其中一实施例中，所述聚集体的形状包括花状、微球状、片状中的一种或者多种。