一种多功能纸基柔性传感材料及其制备方法和应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110205867A(43)申请公布日2019.09.06(21)申请号201910515292.5G01D5/16(2006.01)(22)申请日2019.06.14(71)申请人陕西科技大学地址710021陕西省西安市未央区大学园1号(72)发明人刘汉斌项华翠李志健孟卿君(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人安彦彦(51)Int.Cl.D21H19/14(2006.01)D21H19/34(2006.01)D21H19/20(2006.01)D21H19/24(2006.01)D21H21/14(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图8页(54)发明名称一种多功能纸基柔性传感材料及其制备方法和应用(57)摘要本发明一种多功能纸基柔性传感材料的制备方法，包括步骤1，将模板固定在纸的上表面，模板中预留与外界连通的预设形状的孔洞；步骤2，将配制的导电材料分散液喷涂在步骤1中的模板上形成预设图案的导电层，导电材料为炭黑、石墨烯或炭黑与石墨烯的混合物；步骤3，干燥后测量导电层的电阻值；步骤4，重复步骤2和步骤3，当两次的电阻值之差与上一次的电阻值的比值在0.2％以内时，去掉模板，得到多功能纸基柔性传感材料。纸基柔性传感材料在制成传感器后，在应变传感中应变指数为12-15，响应时间为0.34-0.4s；能对0-60℃的温度范围进行检测，能对16％-98％的相对湿度进行检测，能对0-250KPa的压力进行检测。CN110205867ACN110205867A权利要求书1/1页1.一种多功能纸基柔性传感材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，步骤1，将模板固定在纸的上表面，其中模板中预留有与外界连通的预设形状的孔洞；步骤2，采用喷涂法，将配制好的导电材料分散液喷涂在步骤1中的模板上，雾状的分散液通过模板的孔洞在纸上形成预设图案的导电层，其中导电材料为炭黑、石墨烯或炭黑与石墨烯的混合物；步骤3，将带有导电层的纸进行干燥后测量导电层的电阻值；步骤4，重复步骤2和步骤3，当两次的电阻值之差与上一次的电阻值的比值在0.2％以内时，去掉模板，得到多功能纸基柔性传感材料。2.根据权利要求1所述的一种多功能纸基柔性传感材料的制备方法，其特征在于，步骤2中分散导电材料的分散剂为羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇或聚乙二醇。3.根据权利要求2所述的一种多功能纸基柔性传感材料的制备方法，其特征在于，步骤2中导电材料分散液中的导电材料、分散剂和水的质量比为(3-5)：(2-4)：(200-300)。4.根据权利要求1所述的一种多功能纸基柔性传感材料的制备方法，其特征在于，步骤1中所述的纸为打印纸、滤纸或其他纸张中的一种。5.根据权利要求1所述的一种多功能纸基柔性传感材料的制备方法，其特征在于，步骤1中所述的模板为塑料模板。6.根据权利要求5所述的一种多功能纸基柔性传感材料的制备方法，其特征在于，步骤1中使用胶水将塑料模板粘在纸的上表面上。7.根据权利要求1所述的一种多功能纸基柔性传感材料的制备方法，其特征在于，步骤3将带有导电层的纸在60-90℃下干燥50-80min。8.根据权利要求1所述的一种多功能纸基柔性传感材料的制备方法，其特征在于，步骤2中将配制好的导电材料分散液加入到喷枪中进行喷涂。9.一种由权利要求1-8中任意一项所述的多功能纸基柔性传感材料的制备方法制备得到的多功能纸基柔性传感材料。10.一种多功能纸基柔性传感材料的应用，其特征在于，基于权利要求9，所述的纸基柔性传感材料在制成传感器后，在应变传感中，应变指数为12-15，响应时间为0.34-0.4s；在温度传感中能对0-60℃的温度范围进行检测；在湿度传感中能对16％-98％的相对湿度进行检测；在压力传感中能对0-250KPa的压力进行检测。2CN110205867A说明书1/7页一种多功能纸基柔性传感材料及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明涉及柔性传感领域，具体为一种多功能纸基柔性传感材料及其制备方法和应用。背景技术[0002]柔性传感器在电子皮肤、医疗保健、运动器材、智能纺织品、航空航天、环境监测等领域具有广泛的应用。随着信息时代的发展，对被测量信息的范围、精度和稳定情况等各性能参数的要求逐步提高。面对越来越多的特殊信号和特殊环境，新型传感器技术表现出以下发展趋势：开发新材料、新工艺和开发新型传感器；实现传感器柔韧、可自由弯曲甚至折叠、便于携带、可穿戴特点；此外，还要求传感器还能够具有多种功能，对多种信号进行检测。[0003]为了解决上述问题，并达到新型柔性传感器所需要的性能，许多研究人员对此展开了研究，如研究人员制备了由氧化锌纳米线和聚氨酯纤维组成的传感器