[发明专利]一种可自愈合电阻式应变传感器及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种可自愈合电阻式应变传感器的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1）将镍海绵在溶剂中超声洗涤干燥后在氧化石墨烯水分散液中浸泡，取出后用吹扫、干燥，重复浸泡-吹扫-干燥过程多次，得到氧化石墨烯包覆的镍海绵；

2）将步骤1）得到的氧化石墨烯包覆的镍海绵浸入溴化氢溶液在室温下搅拌，然后加入硫脲在60-100℃下反应8-36h，取出后在去离子水和乙醇中分别重复洗涤多次，洗涤后再干燥，得到三维中空的巯基化石墨烯骨架；

3）将步骤2）的三维中空的巯基化石墨烯骨架放入银纳米线的乙醇分散液中浸泡，浸泡后干燥，重复浸泡-干燥过程3-10次后得到银纳米线负载巯基化石墨烯骨架，接上电极；置于有机硅聚氨酯自愈合弹性体的溶液中，室温下干燥后再加热干燥，制得可自愈合电阻式应变传感器。

2.根据权利要求1所述的可自愈合电阻式应变传感器的制备方法，其特征在于：步骤1）中，所述的镍海绵的孔隙率为60-120PPI；氧化石墨烯水分散液的质量浓度为5-12mg/mL。

3.根据权利要求1所述的可自愈合电阻式应变传感器的制备方法，其特征在于：步骤1）中，所述的超声洗涤所用的溶剂为丙酮和乙醇中的一种，超声功率为0.1-0.3kW；超声洗涤的时间为10-30min；

步骤1）中，每一次干燥的温度为40-60℃，每一次干燥的时间为20-60min；

步骤1）中，吹扫是用高压气枪进行垂直吹扫0.5-1.5min，高压气枪距离试样的距离为0.4-2cm，压强为0.2-1MPa；

步骤1）中，重复浸泡-吹扫-干燥过程为4-10次。

4.根据权利要求1所述的可自愈合电阻式应变传感器的制备方法，其特征在于：步骤2）中，所述溴化氢的质量浓度为5-20wt%；所述的室温下搅拌的转速为30-80r/min，室温下搅拌的时间为0.5-2h。

5.根据权利要求1所述的可自愈合电阻式应变传感器的制备方法，其特征在于：步骤2）中，所述硫脲的质量浓度为4-12wt%；硫脲与溴化氢的质量之比为0.2-2.4：1；

步骤2）中，在去离子水中洗涤的温度为50-90℃，在乙醇中洗涤的温度为45-70℃；在去离子水和乙醇中分别重复洗涤的次数为2-5次，所述的洗涤后再干燥的干燥温度为50-80℃，干燥时间为0.5-2h。

6.根据权利要求1所述的可自愈合电阻式应变传感器的制备方法，其特征在于：步骤3）中，所述银纳米线分散液的溶剂为乙醇，银纳米线分散液质量浓度为0.5-3mg/mL；所述的三维中空的巯基化石墨烯骨架放入银纳米线的乙醇分散液中浸泡的时间为1-3min；

步骤3）中所述的浸泡后干燥是在50-80℃干燥4-8min；所述的接上电极是在银纳米线负载巯基化石墨烯骨架两端通过导电银浆粘接连接向外延伸的铜线电极；所述的置于有机硅聚氨酯自愈合弹性体的溶液中的容器为聚四氟乙烯容器；所述的室温下干燥的时间为16-48h，所述的加热干燥是在烘箱中进行，加热干燥的温度为50-80℃，加热干燥的时间为8-16h。

7.根据权利要求1所述的可自愈合电阻式应变传感器的制备方法，其特征在于：所述的有机硅聚氨酯自愈合弹性体为线型结构，其分子链上带有脲基和双硫键，溶剂为四氢呋喃，溶液质量浓度为0.2-0.5g/mL。

8.一种可自愈合电阻式应变传感器，其特征在于由权利要求1-7任一项所述的制备方法制得；该传感器的电阻为1.5-38Ω/cm，灵敏系数为0.5-35，响应时间小于85ms，经过500次拉伸循环测试后，电阻变化率仅增加1-5%，循环稳定性好；被切断的传感器在室温下愈合12-36h后，其导电性能的修复效率可以达到98%以上，对外部应变刺激表现出稳定且可重复的电响应信号。