CN114427174A - 一种滤纸基具有抗菌功能的柔性传感器的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种滤纸基具有抗菌功能的柔性传感器的制备方法，配制氧化石墨烯溶液和AgNWS水溶液，将抗坏血酸(AA)和氧化石墨烯溶液混合搅拌均匀后加入到AgNWS水溶液到得到混合溶液，将混合溶液转移到聚四氟乙烯反应釜并放入烘箱中，在设定的温度和时间下反应结束得到黑色混合溶液，使用去离子水和无水乙醇对黑色混合溶液多次离心洗涤去除杂物得到Ag‑rGO溶液，将Ag‑rGO溶液超声粉碎得到均匀分散至去离子水中的Ag‑rGO复合溶液，将其滴至滤纸，将滤纸抽滤干燥得到Ag‑rGO滤纸；将其放入热压机的压槽里使Ag‑rGO和滤纸更好的复合，待其干燥后剪至理想形状，将铜线使用银胶粘至两端并放入烘箱中干燥，最后在Ag‑rGO滤纸的表面涂抹一层PDMS，再至烘箱中干燥便得到一个Ag‑rGO滤纸柔性传感器。
Description
技术领域
本发明涉及柔性电子技术领域，具体涉及到一种滤纸基具有抗菌功能的柔性传感器的制备方法。
背景技术
近年来，柔性电子领域发展日新月异。柔性传感器正成为未来机器人，体外诊断和能量收集中的重要应用器件。柔性传感器作为可穿戴的重要组成部分，掀起了全球研究的热潮。但是在实际应用中，已开发的柔性传感器还存在许多问题，如：金属材料延展性差，有机材料稳定性差，无机材料导电性差，1D结构更适用于小变形，2D结构测量范围窄，3D结构更适用于大形变，使得它们很难被实际应用。
石墨烯基材料具有优良的导电性、优异的机械性能以及高透光性，是一种理想的敏感材料。而AgNWS还改变rGO片层间的接触方式，增加导通路径，从而提高传感器的灵敏度。PDMS薄膜由于具有优异的弹性，此外，它还由于自身优异的生物相容性、本征的高拉伸性、化学惰性、稳定性以及可变的机械性能。
经过发展，柔性传感器的应用范围越来广泛的应用到各种领域，例如仿生机器、人体等等。这就需要一种可以随不同待测物体而可以完美的贴合其上边且对其不会造成影响。此外附着在人体皮肤任意部位，在使用过程中，会沾上汗液、皮脂以及其它各种人体分泌物，也会被环境中的污物所沾污。这些污物是各种微生物的良好营养源，尤其在恒温潮湿条件下，成为各种微生物繁殖的良好环境。由此，Ag-rGO-PDMS柔性传感器中Ag成分极好的抑制了细菌的繁殖。
发明内容
为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明提供了一种滤纸基具有抗菌功能的柔性传感器的制备方法，既有极高的生物相容性、很大压缩性的微结构，可以保证传感器具有稳定的高灵敏度，又可以抑制细菌的繁殖及增长，制作方法操作简单、成本较低、对操作环境的要求较低，为柔性传感器微结构的制备工艺开辟了新的道路。
技术方案
一种滤纸基具有抗菌功能的柔性传感器的制备方法，包括如下步骤：
(1)一步溶剂水热法制备Ag-rGO复合溶液：配制氧化石墨烯溶液和AgNWS水溶液，将抗坏血酸(AA)和氧化石墨烯溶液混合搅拌均匀后加入到AgNWS水溶液到得到混合溶液；
(2)将步骤(1)中的所述混合溶液转移到聚四氟乙烯反应釜中并放入烘箱中，在设定的温度和时间下反应结束后得到黑色混合溶液，使用去离子水和无水乙醇对所述黑色混合溶液多次离心洗涤去除杂物得到Ag-rGO溶液；
(3)将步骤(2)中的所述Ag-rGO溶液超声粉碎得到均匀分散至去离子水中的Ag-rGO复合溶液，将所述均匀分散至去离子水中的Ag-rGO复合溶液滴至滤纸，再将所述滤纸抽滤干燥得到Ag-rGO滤纸；
(4)将步骤(3)中的所述Ag-rGO滤纸放入热压机的压槽里使Ag-rGO和所述滤纸能够更好的复合，待热压后的所述Ag-rGO滤纸干燥后剪至理想形状，将铜线使用银胶粘至剪至理想形状后的所述Ag-rGO滤纸的两端并放入烘箱中干燥，最后在干燥后的所述Ag-rGO滤纸的表面涂抹一层PDMS，再至烘箱中干燥便得到一个Ag-rGO滤纸柔性传感器。
(5)在所述Ag-rGO滤纸柔性传感器的一面贴上双面胶或者其它粘性物质使其和检测物表面贴合。
作为优选，步骤(1)中的所述AgNWS水溶液浓度为4-10mg/ml。
作为优选，步骤(1)中的所述抗坏血酸(AA)与所述氧化石墨烯溶液中的氧化石墨烯的质量比为3:1。
作为优选，步骤(1)中的所述氧化石墨烯溶液的浓度为2-10mg/ml。
作为优选，步骤(1)中的所述AgNWS水溶液中的AgNWS与所述氧化石墨烯水溶液中的氧化石墨烯的质量比为1-2.5。
作为优选，步骤(2)中烘箱的反应设定温度为120℃-140℃，时间为3-5h。
作为优选，步骤(3)中超声粉碎间隔为3：2，周期为30s，循环90次。
作为优选，步骤(2)中离心机的转速为5000-8000rad/min，时间为5-10min。
作为优选，步骤(4)热压机温度为130-180℃，时间为700-1000s。
作为优选，步骤(4)中烘箱温度为110-130℃，直至其干燥。
有益效果
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1.将AgNWS与氧化石墨烯复合，通过AgNWS来提高还原氧化石墨烯的导电性，改变还原氧化石墨烯片层间的接触方式，增加导通路径，从而提高传感器的灵敏度，Ag-rGO滤纸柔性传感器的适用范围广，具有应变检测能力；灵敏度高；以多次的疲劳测试后仍能保持良好的性能，既能测试小变形的脉搏振动，又能检测大变形的屈肘运动，且能用于唇部运动测试，实现唇语识别的能力；
2.反应采用一步溶剂水热法制备Ag-rGO复合溶液且直接将其抽滤在滤纸上，以滤纸为载体，操作简单，成本低廉，成功率极高，产量稳定，纯度高，得到的材料形貌结构可控，便于大规模生产；
3.在Ag-rGO滤纸上滴涂具有微圆柱阵列的聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜，烘干后将Ag-rGO滤纸薄膜互相嵌合，构筑柔性互锁结构传感器，该传感器对拉伸、压力、弯曲、剪切力均有响应，能区分人体运动，与双层平面传感器和单层微柱阵列传感器相比，能实现更加细致的多峰检测，对未来的医疗诊断和健康监测具有重要意义。
4.采取了热压工艺，经过热压后的Ag-rGO薄膜和滤纸能够更好的复合，使得Ag嵌入到滤纸中，在Ag-rGO滤纸柔性传感器工作时产生的微弱电流使Ag转变为游离态，Ag离子有抗菌效果且经查证，Ag和rGO组合抗菌效果更优；
5.在滤纸一侧可以粘贴双面胶或者任何粘性物质使Ag-rGO滤纸柔性传感器可以应用到不同的场景。
附图说明
图1为本发明中抽滤后滤纸的电镜图；
图2为本发明中Ag-rGO滤纸柔性传感器的结构示意图；
图3为本发明中Ag-rGO滤纸柔性传感器的截面图。
附图标记
PDMS 1，滤纸2，Ag-rGO 3，双面胶或者其它粘性物质4。
具体实施方式
为更好地说明阐述本发明内容，下面结合附图和实施实例进行展开说明：
有图1-3所示，本发明公开了一种滤纸基具有抗菌功能的柔性传感器的制备方法，包括如下步骤：
(1)一步溶剂水热法制备Ag-rGO复合溶液：配制氧化石墨烯溶液和AgNWS水溶液，将抗坏血酸(AA)和氧化石墨烯溶液混合搅拌均匀后加入到AgNWS水溶液到得到混合溶液；
(2)将步骤(1)中的所述混合溶液转移到聚四氟乙烯反应釜中并放入烘箱中，在设定的温度和时间下反应结束后得到黑色混合溶液，使用去离子水和无水乙醇对所述黑色混合溶液多次离心洗涤去除杂物得到Ag-rGO溶液；
(3)将步骤(2)中的所述Ag-rGO溶液超声粉碎得到均匀分散至去离子水中的Ag-rGO复合溶液，将所述均匀分散至去离子水中的Ag-rGO复合溶液滴至滤纸2，再将所述滤纸2抽滤干燥得到Ag-rGO滤纸；
(4)将步骤(3)中的所述Ag-rGO滤纸放入热压机的压槽里使Ag-rGO 3和所述滤纸2能够更好的复合，待热压后的所述Ag-rGO滤纸干燥后剪至理想形状，将铜线使用银胶粘至剪至理想形状后的所述Ag-rGO滤纸的两端并放入烘箱中干燥，最后在干燥后的所述Ag-rGO滤纸的表面涂抹一层PDMS 1，再至烘箱中干燥便得到一个Ag-rGO滤纸柔性传感器。
(5)在所述Ag-rGO滤纸柔性传感器的一面贴上双面胶或者其它粘性物质4使其和检测物表面贴合。
作为优选，步骤(1)中的所述AgNWS水溶液浓度为4-10mg/ml。
作为优选，步骤(1)中的所述抗坏血酸(AA)与所述氧化石墨烯溶液中的氧化石墨烯的质量比为3:1。
作为优选，步骤(1)中的所述氧化石墨烯溶液的浓度为2-10mg/ml。
作为优选，步骤(1)中的所述AgNWS水溶液中的AgNWS与所述氧化石墨烯水溶液中的氧化石墨烯的质量比为1-2.5。
作为优选，步骤(2)中烘箱的反应设定温度为120℃-140℃，时间为3-5h。
作为优选，步骤(3)中超声粉碎间隔为3：2，周期为30s，循环90次。
作为优选，步骤(2)中离心机的转速为5000-8000rad/min，时间为5-10min。
作为优选，步骤(4)热压机温度为130-180℃，时间为700-1000s。
作为优选，步骤(4)中烘箱温度为110-130℃，直至其干燥。
具体地，配制氧化石墨烯溶液2mg/ml和AgNWS水溶液4mg/ml，将54mg抗坏血酸(AA)和10ml氧化石墨烯溶液混合搅拌均匀后加入到AgNWS水溶液(4mg/ml 5ml)到得到混合溶液，将混合溶液转移到聚四氟乙烯反应釜中并放入烘箱中120℃反应4h，反应结束后得到黑色混合溶液，使用去离子水和无水乙醇对黑色混合溶液多次离心洗涤去除杂物得到Ag-rGO3，转速为5000rad/min时间为5min，将离心洗涤后的溶液超声粉碎得到均匀分散至去离子水中的Ag-rGO复合溶液并将其抽滤在滤纸2上，转移至热压机上130℃800s，即得到干燥的Ag-rGO滤纸，将干燥的Ag-rGO滤纸剪至所需的理想形状并将铜线用银胶粘至两端，最后在其表面涂抹一层PDMS 1并放入烘箱，在120℃的直至其干燥，便得到了一个Ag-rGO滤纸柔性传感器，使用时可在Ag-rGO滤纸柔性传感器的滤纸面粘贴双面胶，以便适应于人体各个部分的贴附。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明技术方案进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神与范围。
Claims (10)
1.一种滤纸基具有抗菌功能的柔性传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)一步溶剂水热法制备Ag-rGO复合溶液：配制氧化石墨烯溶液和AgNWS水溶液，将抗坏血酸(AA)和氧化石墨烯溶液混合搅拌均匀后加入到AgNWS水溶液到得到混合溶液；
(2)将步骤(1)中的所述混合溶液转移到聚四氟乙烯反应釜中并放入烘箱中，在设定的温度和时间下反应结束后得到黑色混合溶液，使用去离子水和无水乙醇对所述黑色混合溶液多次离心洗涤去除杂物得到Ag-rGO溶液；
(3)将步骤(2)中的所述Ag-rGO溶液超声粉碎得到均匀分散至去离子水中的Ag-rGO复合溶液，将所述均匀分散至去离子水中的Ag-rGO复合溶液滴至滤纸(2)，再将所述滤纸(2)抽滤干燥得到Ag-rGO滤纸；
(4)将步骤(3)中的所述Ag-rGO滤纸放入热压机的压槽里使Ag-rGO(3)和所述滤纸(2)能够更好的复合，待热压后的所述Ag-rGO滤纸干燥后剪至理想形状，将铜线使用银胶粘至剪至理想形状后的所述Ag-rGO滤纸的两端并放入烘箱中干燥，最后在干燥后的所述Ag-rGO滤纸的表面涂抹一层PDMS(1)，再至烘箱中干燥便得到一个Ag-rGO滤纸柔性传感器。
(5)在所述Ag-rGO滤纸柔性传感器的一面贴上双面胶或者其它粘性物质(4)使其和检测物表面贴合。
2.根据权利要求1所述的一种滤纸基具有抗菌功能的柔性传感器的制备方法,其特征在于，步骤(1)中的所述AgNWS水溶液浓度为4-10mg/ml。
3.根据权利要求1所述的一种滤纸基具有抗菌功能的柔性传感器的制备方法，其特征在于，步骤(1)中的所述抗坏血酸(AA)与所述氧化石墨烯溶液中的氧化石墨烯的质量比为3:1。
4.根据权利要求1所述的一种滤纸基具有抗菌功能的柔性传感器的制备方法,其特征在于，步骤(1)中的所述氧化石墨烯溶液的浓度为2-10mg/ml。
5.根据权利要求1所述的一种滤纸基具有抗菌功能的柔性传感器的制备方法,其特征在于，步骤(1)中的所述AgNWS水溶液中的AgNWS与所述氧化石墨烯水溶液中的氧化石墨烯的质量比为1-2.5。
6.根据权利要求1所述的一种滤纸基具有抗菌功能的柔性传感器的制备方法,其特征在于，步骤(2)中烘箱中反应设定温度为120℃-140℃，时间为3-5h。
7.根据权利要求1所述的一种滤纸基具有抗菌功能的柔性传感器的制备方法,其特征在于，步骤(3)中超声粉碎间隔为3:2，周期为30s，循环90次。
8.根据权利要求1所述的一种滤纸基具有抗菌功能的柔性传感器的制备方法,其特征在于，步骤(2)中离心机的转速为5000-8000rad/min，时间为5-10min。
9.根据权利要求1所述的一种滤纸基具有抗菌功能的柔性传感器的制备方法,其特征在于，步骤(4)热压机温度为130-180℃，时间为700-1000s。
10.根据权利要求1所述的一种滤纸基具有抗菌功能的柔性传感器的制备方法,其特征在于，步骤(4)中烘箱温度为110-130℃，直至其干燥。
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2022
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