[发明专利]一种两相柔性PDMS复合材料制备方法及穿戴式压力传感器

说明书

本发明公开了一种两相柔性PDMS复合材料制备方法，包括以下步骤：将石墨烯与糖颗粒充分混合，并加入纯PDMS海绵与固化剂，充分搅拌后使用压片器进行压片，将均匀混合物放入烘箱中进行加热固化，取出后放入水中使糖融化，从而制备出rGO/PDMS导电海绵，即两相柔性PDMS复合材料。利用原位糖模板法和压片的方法，解决了现有技术中导电材料难以渗透到多孔海绵内部且容易脱落的问题；通过糖颗粒将石墨烯带入到PDMS基质中，使得石墨烯在多孔PDMS海绵内部均匀分布，且颗粒之间紧密连接，不易与PDMS海绵的内表面分离，具有良好的灵敏度和耐久性，确保稳定的电阻响应。

技术领域

本发明涉及柔性压力传感器技术领域，尤其涉及一种两相柔性PDMS复合材料制备方法及穿戴式压力传感器。

背景技术

随着科技水平的迅速发展，可穿戴式柔性压力传感器已经成为了新的研究热点。当受到外界刺激作用时，可穿戴柔性传感器会将这些刺激转化并输出为人类可读取的电信号。柔性压力传感器一般是最常用的可穿戴式传感器之一，主要由柔性基体和导电相材料组成，具有高灵敏度，可变形性和循环稳定性强的特点，可以将外界输入的力学信号转变为电信号。

石墨烯复合材料作为一种新的复合材料，材料之间的协同作用和新性能的引入，拓展了石墨烯复合材料的应用研究。石墨烯因其零带隙和极高的电子迁移率等特性，可作为聚合物中的导电填料，并用于检测压力的力学传感器。

现有技术中柔性压力传感器一般先制备出多孔PDMS，然后通过蒸镀、溅射或浸涂法吸附导电材料，但是通过这种方法制备出的传感器会出现导电材料难以渗透到多孔海绵的内部而且容易从表面脱落，特别是在经过频繁的压缩操作下难以获得传感器高灵敏度和稳定性的性能。

为了解决上述问题，有必要开发一种具有高灵敏度和良好稳定性的柔性压力传感器。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种两相柔性PDMS复合材料制备方法。为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种两相柔性PDMS复合材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、向分散质中加入石墨烯，并充分混合；

S2、向PDMS海绵中加入固化剂并混合；

S3、将S1和S2中的混合物混合，并定型固化；

S4、将S3中固化好的样品加入水，溶解样品中的分散质，烘干后得到rGO/PDMS导电海绵，即两相柔性PDMS复合材料。

本发明一个较佳实施例中，所述石墨烯的掺杂浓度为2～8wt％。

本发明一个较佳实施例中，所述分散质为糖。

本发明一个较佳实施例中，所述分散质在与石墨烯混合前，需要进行研磨并筛选。

本发明一个较佳实施例中，在所述S4中，通过水浴法将样品中的分散质溶解。

本发明一个较佳实施例中，PDMS海绵和固化剂的质量比为8～12:1。

本发明一个较佳实施例中，所述石墨烯的掺杂浓度为3～5wt％。

一种两相柔性PDMS复合材料，采用上述所述的一种两相柔性PDMS复合材料制备方法，所述两相柔性PDMS复合材料中石墨烯排列在PDMS海绵内部孔洞壁上，具有褶皱和毛边，石墨烯未填满PDMS海绵的整个孔洞；PDMS海绵上石墨烯表面有方向性的排列，表面光滑并显示出均匀分布的石墨烯片。

一种穿戴式压力传感器，采用上述所述的一种两相柔性PDMS复合材料制备方法，所述穿戴式压力传感器通过将两相柔性PDMS复合材料和导线连接组装成柔性电阻式压力传感器，并与可穿戴设备相结合，用以测试人体的生理信号。