[发明专利]一种自组装超柔性压电传感器及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种自组装超柔性压电传感器的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)配制BaTiO₃前驱体溶液：将钡盐、钛源和碱与溶剂混合，配制成BaTiO₃前驱体溶液；

(2)制备钛酸钡纳米立方体分散液：将BaTiO₃前驱体溶液进行水热反应后，得到钛酸钡纳米立方体，并将其分散在分散剂中，得到钛酸钡纳米立方体分散液；

(3)BaTiO₃/GFF复合材料的制作：将玻璃纤维布浸渍到钛酸钡纳米立方体分散液中，待溶剂挥发后，进行退火热处理，得到BaTiO₃/GFF复合材料；

(4)BaTiO₃/GFF-PVDF复合膜的制作：将BaTiO₃/GFF复合材料夹设在PVDF层之间，得到BTS-GFF/PVDF压电复合材料；

(5)将BaTiO₃/GFF-PVDF复合膜利用双面导电铜胶带接线封装，即可得到自组装超柔性压电传感器。

2.根据权利要求1所述的一种自组装超柔性压电传感器的制备方法，其特征在于，步骤(1)的具体步骤包括：

(1-1)在搅拌状态下，将油酸、油胺加入到1-丁醇中得到澄清溶液A；

(1-2)在搅拌状态下，将硝酸钡溶解于去离子水中得到澄清溶液B，然后在搅拌下将溶液B逐滴加入到溶液A中，超声后得均匀胶体溶液C，并将胶体溶液C缓慢倒入水热釜内衬中；

(1-3)在搅拌状态下，将钛酸四丁酯加入到1-丁醇中得到溶液D，然后将溶液D缓慢添加进水热釜内衬中；

(1-4)在搅拌状态下，将氢氧化钠溶解于去离子水中得到澄清溶液E，然后将溶液E缓慢添加进水热釜内衬中，得到BaTiO₃前驱体溶液，并密封内衬；

步骤(2)的具体步骤包括：

(2-1)将水热釜整体置于均相反应器中进行水热反应；

(2-2)待冷却至室温后，用乙醇收集1-丁醇相和水相之间的产物，即为钛酸钡纳米立方体，并将其分散在甲苯中，得到稳定的乳白色胶体溶液F备用，即钛酸钡纳米立方体分散液。

3.根据权利要求2所述的一种自组装超柔性压电传感器的制备方法，其特征在于，所述的油酸、油胺和1-丁醇的体积比为(7-8):(4-5):20；

所述的硝酸钡、钛酸四丁酯和氢氧化钠的质量比为(1.0-1.1):(1.9-2.0):1。

4.根据权利要求2所述的一种自组装超柔性压电传感器的制备方法，其特征在于，所述水热反应的温度为140-160℃，时间为16-20h。

5.根据权利要求1所述的一种自组装超柔性压电传感器的制备方法，其特征在于，步骤(3)的具体步骤包括：

(3-1)将玻璃纤维布浸渍于乳白色胶体溶液F中，并置于通风橱下使溶剂自然挥发，并重复多次；

(3-2)将经过处理后的GFF置于热板上退火，得到BaTiO₃/GFF复合材料；

步骤(4)的具体步骤包括：

(4-1)将PVDF溶液旋涂在玻璃片上，随后将BaTiO₃/GFF复合材料压在上面，退火；

(4-2)冷却后再旋涂一层PVDF溶液，并将碳膜迅速覆盖上去；

(4-3)退火后将半成品薄膜从玻璃板上撕下后翻面，并用聚酰亚胺胶带固定边缘，在薄膜反面再旋涂一层PDMS并迅速粘贴碳膜；

(4-4)最后将整体置于真空状态下退火，得到BTS-GFF/PVDF压电复合材料。

6.根据权利要求5所述的一种自组装超柔性压电传感器的制备方法，其特征在于，步骤(3-2)中所述退火的温度为380-420℃，时间为3.5-4.5h。

7.根据权利要求5所述的一种自组装超柔性压电传感器的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述退火的温度为120-140℃，时间为10min-4h。