[发明专利]一种石墨烯高灵敏传感电路与胶乳复合集成的方法

说明书

本发明涉及材料集成及传感器领域，具体为一种石墨烯高灵敏传感电路与胶乳复合集成的方法。首先，将纯铜箔上CVD沉积的石墨烯膜进行激光刻蚀成需要的电路。然后，将铜箔投入天然胶乳中，反复进行蘸提干燥。将载有石墨烯的铜箔电路放到刻蚀液中，静态溶解掉铜箔后，刻蚀液底部通入不溶于水的有机溶剂，形成有机相层托举起透明的石墨烯电路膜。将刻蚀液从底部放掉，反复从底部充放混合溶液进行置换清洗。最后，通入天然胶乳，反复进行蘸提、干燥，形成石墨烯电路与胶乳的复合集成。该方法可以实现石墨烯高灵敏传感电路无损的集成在乳胶高分子膜内，该产品具有超薄、高灵敏度、生物安全度高等特点。

技术领域

本发明涉及材料集成及传感器领域，具体为一种石墨烯高灵敏传感电路与胶乳复合集成的方法。

背景技术

胶乳作为胶黏剂的基料，特点是固含量高、成膜性好，可随意调节黏度。高分子聚合物微粒分散于水中形成的胶体乳液的总称，通常将橡胶微粒的水分散体系称为胶乳，通常将树脂微粒的水分散体系称为乳液。胶乳可分为天然胶乳、合成胶乳和人造胶乳三类，直接作表面涂层、制造薄膜和胶粘剂等，经加工可制成生橡胶、胶乳制品(如：海绵、手套、气球、避孕套、医用胶管等)，广泛应用于日常生活中。

胶乳制品中的手套、避孕套、医用胶管等产品很容易接触细菌和病毒，如何在这些产品上实现智能检测病毒或细菌，将产品实现生物传感自检功能，这是一个很有意义的研发方向。

石墨烯具有超薄高导电性的二维材料，在和胶乳复合制造生物传感器时，可以实现高灵敏度的集成。但是，如何将石墨烯纳米膜完整的转移到乳胶膜上，并且用乳胶膜封装，这是一个未曾尝试的工艺，本发明是对该工艺的一次重要的突破。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨烯高灵敏传感电路与胶乳复合集成的方法，所得复合胶乳不含金属成分，只是高分子聚合物胶乳和纯碳的电路集成，该石墨烯高灵敏传感电路与胶乳复合产品具有超薄、高灵敏度、生物安全度高等特点。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种石墨烯高灵敏传感电路与胶乳复合集成的方法，包括如下步骤：

(1)将纯铜箔上CVD沉积的石墨烯膜进行激光刻蚀成需要的电路；

(2)将激光刻蚀后贴附石墨烯膜的铜箔投入天然胶乳中蘸入提起、干燥；

(3)将载有石墨烯的铜箔电路放到刻蚀液中，静态溶解掉铜箔后，从盛放刻蚀液的容器底部缓慢通入不溶于水的有机溶剂，形成厚度为5～30mm的有机相层托举起透明的石墨烯电路膜；

(4)将刻蚀液体层从底部放掉，有机相层保留，再从容器底部充放置换清洗液，反复进行置换清洗膜材；

(5)向容器通入天然胶乳，提起膜材干燥，形成石墨烯电路与胶乳的复合集成。

所述的石墨烯高灵敏传感电路与胶乳复合集成的方法，步骤(1)中，CVD沉积的石墨烯膜厚度为0.5～20μm。

所述的石墨烯高灵敏传感电路与胶乳复合集成的方法，步骤(2)中，蘸入提起→干燥过程反复进行2～30次，天然胶乳层的厚度为5～50μm。

所述的石墨烯高灵敏传感电路与胶乳复合集成的方法，步骤(3)中，按质量百分比计，铜箔刻蚀液的组分为：氯化铁35％～50％，冰醋酸0.5～2％，氯化亚铁0.1％～0.5％，磷酸氢二钠0.5％～2％，过硫酸钠1％～2％，乙醇15％～25％，余量为水。

所述的石墨烯高灵敏传感电路与胶乳复合集成的方法，步骤(3)中，有机溶剂为二甲苯、正丁醇、正己烷中一种或两种以上的混合。

所述的石墨烯高灵敏传感电路与胶乳复合集成的方法，步骤(4)中，按质量百分比计，置换清洗液的组分为：乙醇20％～40％，乙醚5％～20％，丙酮15％～40％，余量为水。