[发明专利]一种PDMS海绵基应变传感器材料的制备方法

说明书

本发明属于柔性电子材料领域，具体涉及一种PDMS海绵基应变传感器材料的制备方法，制备过程包括：首先，采用生活中常见的白砂糖和绵白糖为原料制备方糖，接着将方糖作为牺牲模板制备PDMS海绵，再将PDMS海绵依次浸涂于壳聚糖溶液和氧化石墨烯分散液中，然后用还原剂抗坏血酸来还原制得RGO/PDMS海绵，最后用滴涂的方法在RGO/PDMS海绵涂覆一层银纳米线（AgNWs），干燥后制得AgNWs/RGO/PDMS海绵应变传感器材料。本发明的应变传感器材料具有良好的导电性，在压缩应变中电阻会发生明显变化，同时具有优秀的压缩循环稳定性，而且制备工艺简单、易操作，是智能柔性应变传感器领域非常有发展潜力的新材料。

技术领域

本发明属于柔性电子材料领域，涉及应变传感器材料的制备，更具体涉及一种PDMS海绵基应变传感器材料的制备方法。

背景技术

随着可穿戴智能设备的加速发展，应变传感器在人体运动检测、人体健康监测、人造肌肉和人机界面等领域显示出良好的应用前景。然而，传统的应变传感器一般由金属或无机半导体构成，其检测范围有限（5%），不能满足高应变传感器的迫切需求。此外，制备工艺复杂，制造成本高也制约了其应用和发展。因此，急需开发新型的柔性智能应变传感器。将柔性高分子材料和纳米导电材料组装成海绵结构的导电复合材料，形变范围较宽，有望应用于柔性应变传感器中。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种新颖的方法制备海绵结构的应变传感器材料。首先利用生活中常见的白砂糖和绵白糖不同的粒度，制备出具有两种颗粒结构的方糖，进而以方糖为牺牲模板制得孔隙结构发达的PDMS海绵。由于PDMS的高疏水性和惰性，本发明先在PDMS海绵表面附着一层带正电荷的壳聚糖，以便有效地将氧化石墨烯附着在PDMS海绵上。最后采用滴涂的方法将银纳米线在RGO/PDMS表面覆盖一层，以让PDMS海绵具有更强的导电性，改善应变传感性能。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种PDMS海绵基应变传感器材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）以白砂糖和绵白糖为原料制备方糖；

（2）用方糖为牺牲模板制备PDMS海绵；

（3）氧化石墨烯在PDMS海绵表面附着并还原制备RGO/PDMS海绵；

（4）将银纳米线滴涂在RGO/PDMS海绵表面制得AgNWs/RGO/PDMS海绵应变传感器材料。

步骤（1）中，所述方糖的制备方法如下：称取白砂糖和绵白糖各5g放入烧杯中搅拌均匀，然后加入1ml的去离子水继续搅拌，将搅拌好的糖置于棱长为1-2cm的立方体模具中，再放入烘箱中干燥5h制得方糖。

步骤（2）中，按质量比例10：1的比例称取适量的PDMS原胶和固化剂，置于烧杯中剧烈搅拌5min，用超声去除因搅拌产生的气泡，然后将步骤（1）中制备的方糖浸没于其中，并置于真空干燥箱中抽真空静置2h，再取出置于烘箱中100-120℃固化1h，最后将固化好的方糖置于去离子水中，待方糖充分溶解后，干燥即得PDMS海绵。

步骤（3）中，先将步骤（2）中制备的PDMS海绵浸入0.2-0.4mg/ml的pH在4~6的酸性壳聚糖溶液中挤压5次，放入烘箱干燥后，再浸入1-2mg/ml的氧化石墨烯分散液中挤压5次，经烘箱干燥制得GO/PDMS海绵，这为一遍GO在PDMS海绵附着过程。将这个过程循环三遍，然后将GO/PDMS海绵放入5mg/ml的抗坏血酸溶液中，在95℃烘箱中还原12h，制得RGO/PDMS海绵。

步骤（4）中，用滴涂法将1mg/ml的银纳米线乙醇分散液滴涂3-5ml在步骤（3）制备的RGO/PDMS海绵表面，自然干燥后得到AgNWs/RGO/PDMS海绵应变传感器材料。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：