[发明专利]一种GO/AgNPs导电水凝胶、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种GO/AgNPs导电水凝胶，该导电水凝胶由氧化石墨烯片层堆叠在双交联水凝胶内部，双交联水凝胶为PVA和SA相互交联形成；氧化石墨烯片层附着在双交联水凝胶内部的三维网络骨架上，形成导电通路；氧化石墨烯的片层上负载有纳米银颗粒；利用Hummers法制备出氧化石墨烯，将氧化石墨烯运用到传感器上，提高氧化石墨烯的导电性；采用纳米金属复合接枝氧化石墨烯构建三维结构的方法，利用端氨基超支化聚合物控制纳米银颗粒在氧化石墨烯上生成，制备出氧化石墨烯纳米银材料，再将氧化石墨烯纳米银材料和双交联水凝胶结合制备出柔性应变传感器。

技术领域

本发明涉及柔性导电材料技术领域，尤其涉及一种GO/AgNPs导电水凝胶、制备方法及其应用。

背景技术

柔性可穿戴电子设备在21世纪获得了极大的推广，成为近年来的研究热点，作为其核心内容的柔性传感器，已经在各个领域都发挥出巨大的作用。用于柔性传感器制备的柔性导体层出不穷，常见的导体材料包括石墨烯，碳纳米管，金属纳米线等,其中石墨烯因其优异的导电性和极佳的韧性而受到广泛关注。

石墨烯，单层的碳原子构成的薄片，具有极高的比表面积和优异的机械强度，且具有极佳的物理性能，在热、电和光学等方面能够发挥巨大的作用。但是石墨烯是由单一碳原子构成的薄片，难以参与到很多化学反应中去。将石墨进行氧化得到氧化石墨烯，虽然氧化过程会破坏石墨烯的共轭结构，但保留了其独特的表面性能和层状结构，且氧化过程中引入的含氧官能团提供了更多的表面活性物质，可在形成石墨烯基复合材料中发挥着巨大的作用。

但是单一的石墨烯的机械性能较差，难以满足柔性可穿戴电子的力学性能和循环稳定性。因此，有必要对现有技术中的石墨烯进行改性，以满足柔性可穿戴电子设备的导电性能和力学性能的要求。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种GO/AgNPs导电水凝胶、制备方法及其应用，利用Hummers法制备出氧化石墨烯，将氧化石墨烯运用到传感器上，提高氧化石墨烯的导电性；采用纳米金属复合接枝氧化石墨烯构建三维结构的方法，利用端氨基超支化聚合物控制纳米银颗粒在氧化石墨烯上生成，制备出氧化石墨烯纳米银材料，再将氧化石墨烯纳米银材料和双交联水凝胶结合制备出柔性应变传感器。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种GO/AgNPs导电水凝胶，所述导电水凝胶由氧化石墨烯片层堆叠在双交联水凝胶内部，所述双交联水凝胶为PVA和SA相互交联形成；所述氧化石墨烯片层附着在所述双交联水凝胶内部的三维网络骨架上，形成导电通路；所述氧化石墨烯的片层上负载有纳米银颗粒。

本发明提供了一种GO/AgNPs导电水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

S1、将氧化石墨烯加入强碱溶液调节pH至碱性，并加入环氧氯丙烷后，将产物分散至缓冲液中，加入端氨基超支化聚合物，得到氨基化氧化石墨烯分散液；其中氧化石墨烯采用改性Hummers法制备形成；

S2、将氨基化氧化石墨烯分散液中加入硝酸银溶液，得到GO/AgNPs溶液；

S3、将固体PVA/SA加入至GO/AgNPs溶液中，加热溶解后冷冻，取出并浸泡于氯化钙溶液中，得到GO/AgNPs导电水凝胶。

本发明一个较佳实施例中，PVA：SA质量比为5～10：1。

本发明一个较佳实施例中，所述PVA/SA：GO/AgNPs溶液的质量比为1：4～6。

本发明一个较佳实施例中，在所述S3中，所述加热溶解后冰冻为：在90℃～96％℃温度下水浴加热溶解2～3h，并在-30℃～-20℃温度下冷冻12～36h。

本发明一个较佳实施例中，在所述S3中，浸泡于1～3wt％的氯化钙溶液中1～2h。

本发明一个较佳实施例中，所述强碱溶液为氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液。