[发明专利]功能浆料及其应用

说明书

本发明涉及一种功能浆料，所述功能浆料碳纳米材料、金属纳米颗粒、碳酸盐颗粒和基体材料，所述碳纳米材料的表面以及所述金属纳米颗粒的表面均连接有有机基团。本发明还涉及基于该功能浆料的应用，包括基于该功能浆料制成的功能层、功能薄膜及制备方法，以及基于该功能薄膜的柔性压力传感器及制备方法。本发明的功能浆料具有优异的介电性能，柔性压力传感器具有优异的柔性、灵敏度、生物相容性以及较高的电输出性能。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，特别是功能浆料及其在柔性压力传感器中的应用。

背景技术

目前智能可穿戴式传感器均采用各式的化学能电池供电，需要定期更换，且回收难度大，会对环境造成污染。而自发电的柔性压力传感器能够将生物体的机械能转化成电能，以实现对柔性压力传感器提供近乎终生的能量。

但是，传统柔性传感器件微结构的制备多采用微电子机械系统加工技术，涉及腐蚀、键合、光刻、氧化、扩散以及溅射等一系列复杂工艺，该技术虽然可以实现微结构精确、批量制作，但是设备依赖性高，技术难度大，成本较高。并且，由于柔性传感器件本身柔性性能得到了提高后，其他性能受到了一定的影响，尤其传输性能不佳。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种功能浆料及其应用；所述功能浆料制成的功能层具有优异的介电性能，基于其制成的功能薄膜、柔性压力传感器具有优异的电输出性能，且所述制备方法工艺简单、设备依赖度低。

一种功能浆料，所述功能浆料包括碳纳米材料、金属纳米颗粒、碳酸盐颗粒和基体材料，所述碳纳米材料的表面以及所述金属纳米颗粒的表面均连接有有机基团。

在其中一个实施例中，所述有机基团包括乙烯基、氨基、环氧基、甲基丙烯酰氧基、巯基、脲基中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述功能浆料中，以100重量份的所述基体材料计，所述碳纳米材料与所述金属纳米颗粒的用量之和为1重量份～30重量份，所述碳酸盐颗粒的用量为10重量份～50重量份；

及/或，所述碳纳米材料与所述金属纳米颗粒的质量比为1:10～10:1。

在其中一个实施例中，所述碳酸盐颗粒的尺寸≤100μm。

在其中一个实施例中，所述基体材料包括聚氨酯弹性体、热塑性聚酯弹性体、苯乙烯类热塑性弹性体中的至少一种，所述碳酸盐包括碳酸氢铵、碳酸铵中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述功能浆料中还包括润滑剂和/或粘结剂。

一种功能层，所述功能层采用上述的功能浆料制备，所述功能层包括基体以及分布于所述基体中的碳纳米材料、金属纳米颗粒和泡孔，所述碳纳米材料的表面以及所述金属纳米颗粒的表面均连接有有机基团，所述功能层的表面具有凹凸结构。

在其中一个实施例中，所述功能层的介电常数≥1200，介电损耗≤0.5。

本发明提供的功能浆料中，碳纳米材料和金属纳米颗粒的表面均连接有有机基团，使得碳纳米材料和金属纳米颗粒能够在功能浆料中充分分散。所以，在将功能浆料制成功能层时：第一、碳纳米材料可以有效提高功能层的介电常数；第二、金属纳米颗粒由于界面极化效应，可使得电荷在比表面积较大的界面发生聚集，提高介电常数；第三、碳酸盐颗粒可在制备功能层时发生分解于功能层中形成泡孔，以使功能层的表面产生凹凸结构，增大功能层的表面积；第四、由于库伦阻塞效应的影响，可以降低功能层的介电损耗。进而，本发明的功能浆料制成的功能层具有优异的介电性能。

一种功能薄膜的制备方法，包括：

提供第一柔性薄膜和上述功能浆料；

将所述功能浆料覆于所述第一柔性薄膜的一表面，形成预制层；