[发明专利]一种高灵敏度宽传感范围的柔性复合薄膜及其应用

权利要求书

1.一种高灵敏度宽传感范围的柔性复合薄膜，其特征在于所述柔性复合薄膜包括MXene/TPU复合薄膜和PDMS薄膜，所述PDMS薄膜设置在MXene/TPU复合薄膜两侧并与其粘结为一体；其中，MXene/TPU复合薄膜是采用涂膜法制备TPU薄膜，再喷涂2D的Ti₃C₂MXene纳米片配置的胶体水溶液后烘干得到的；

具体是按下述步骤制备的：

步骤一、将4g-5g聚氨酯（TPU）粒料，溶于20mL-50mLN,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶液，在120℃-140℃下边搅拌边水冷凝回流，加热反应1小时得到TPU胶液，抽真空去除气泡，在铺膜机上铺膜，在80℃-100℃下烘干1h-2h，得到TPU薄膜；

步骤二、将2D的Ti₃C₂MXene纳米片加入去离子水中，超声处理30分钟，得到Ti₃C₂MXene胶体水溶液，然后喷涂到步骤一获得的TPU薄膜上，一共要喷涂1次-5次，再在80℃-100℃下烘干2h，得到MXene/TPU复合膜；

步骤三、将MXene/TPU复合薄膜放入模具中，MXene面向上并在MXene表面放置上电极；

步骤四、然后将固化胶液倒入其中，放入真空干燥箱中，进行抽真空处理，再在80℃-100℃下固化1h-2h，取出脱模后得到PDMS-MXene/TPU柔性应力传感器；

其中，步骤四所述固化胶液的制备方法是将固化剂与聚二甲基硅氧烷(PDMS)以1∶(8-12)的质量比进行混合后充分搅拌，之后超声处理30分钟去除气泡，得到固化胶液。

2.根据权利要求1所述的柔性复合薄膜，其特征在于所述Ti₃C₂MXene纳米片的平均直径为1μm。

3.根据权利要求1所述的柔性复合薄膜，其特征在于所述胶体水溶液的浓度为5mg/mL-20mg/mL。

4.如权利要求1所述的柔性复合薄膜用于制作可穿戴传感器或电子皮肤。

5. PDMS-MXene/TPU柔性应力传感器的制备方法，其特征在于所述制备方法是按下述步骤进行的：

步骤一、将4g-5g聚氨酯（TPU）粒料，溶于20mL-50mLN,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶液，在120℃-140℃下边搅拌边水冷凝回流，加热反应1小时得到TPU胶液，抽真空去除气泡，在铺膜机上铺膜，在80℃-100℃下烘干1h-2h，得到TPU薄膜；

步骤二、将2D的Ti₃C₂MXene纳米片加入去离子水中，超声处理30分钟，得到Ti₃C₂MXene胶体水溶液，然后喷涂到步骤一获得的TPU薄膜上，一共要喷涂1次-5次，再在80℃-100℃下烘干2h，得到MXene/TPU复合膜；

步骤三、将MXene/TPU复合薄膜放入模具中，MXene面向上并在MXene表面放置上电极；

步骤四、然后将固化胶液倒入其中，放入真空干燥箱中，进行抽真空处理，再在80℃-100℃下固化1h-2h，取出脱模后得到PDMS-MXene/TPU柔性应力传感器；

其中，步骤四所述固化胶液的制备方法是将固化剂与聚二甲基硅氧烷(PDMS)以1∶(8-12)的质量比进行混合后充分搅拌，之后超声处理30分钟去除气泡，得到固化胶液。

6.根据权利要求5所述PDMS-MXene/TPU柔性应力传感器的制备方法，其特征在于步骤四处理之后，将获得的复合膜翻面置于模具中，再进行步骤四的操作。

7.根据权利要求5或6所述PDMS-MXene/TPU柔性应力传感器的制备方法，其特征在于固化剂为道康宁184。

8.根据权利要求5或6所述PDMS-MXene/TPU柔性应力传感器的制备方法，其特征在于步骤二所述的胶体水溶液浓度为5mg/mL-20mg/mL。