CN115058049A - 一种变梯度结构柔性气凝胶及其制备方法以及一种柔性压力传感器 - Google Patents

一种变梯度结构柔性气凝胶及其制备方法以及一种柔性压力传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN115058049A
CN115058049A CN202210651669.1A CN202210651669A CN115058049A CN 115058049 A CN115058049 A CN 115058049A CN 202210651669 A CN202210651669 A CN 202210651669A CN 115058049 A CN115058049 A CN 115058049A
Authority
CN
China
Prior art keywords
aerogel
flexible
gradient
layer
dimensional
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210651669.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115058049B (zh
Inventor
张开富
牛英杰
王春江
易城林
程晖
骆彬
程毅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Institute of Northwestern Polytechnical University
Original Assignee
Shenzhen Institute of Northwestern Polytechnical University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Institute of Northwestern Polytechnical University filed Critical Shenzhen Institute of Northwestern Polytechnical University
Priority to CN202210651669.1A priority Critical patent/CN115058049B/zh
Publication of CN115058049A publication Critical patent/CN115058049A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115058049B publication Critical patent/CN115058049B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/26—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof by elimination of a solid phase from a macromolecular composition or article, e.g. leaching out
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/02—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning
    • G01L9/04—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning of resistance-strain gauges
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2329/00—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal, or ketal radical; Hydrolysed polymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids; Derivatives of such polymer
    • C08J2329/02—Homopolymers or copolymers of unsaturated alcohols
    • C08J2329/04—Polyvinyl alcohol; Partially hydrolysed homopolymers or copolymers of esters of unsaturated alcohols with saturated carboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2375/00—Characterised by the use of polyureas or polyurethanes; Derivatives of such polymers
    • C08J2375/04—Polyurethanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/001—Conductive additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K2201/00—Specific properties of additives
    • C08K2201/011—Nanostructured additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • C08K3/042—Graphene or derivatives, e.g. graphene oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/10—Metal compounds
    • C08K3/14—Carbides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02—Fibres or whiskers
    • C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/06—Elements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/54—Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)

Abstract

本发明涉及传感器技术领域，提供了一种变梯度结构柔性气凝胶及其制备方法以及一种柔性压力传感器。本发明采用聚合物基体、二维纳米材料和有机溶剂制备气凝胶原液，通过改变气凝胶原液中聚合物或二维纳米材料的比例，基于冷冻干燥多层一体成型技术、超声浸蘸技术及低温退火技术得到变梯度结构柔性气凝胶。该变梯度结构柔性气凝胶是多层一体结构，各层具有不同的密度和结构，各层的微观孔径也不相同，呈现出不同的压电特性，将其应用于柔性压力传感器中，所得传感器灵敏度高，针对不同压力大小的外界刺激能够做到梯度灵敏检测。并且传感器的制作工艺简单、便于操作，质量轻盈，不含有毒物质，成本较低，为制作可穿戴传感设备提供了技术基础。

Description

一种变梯度结构柔性气凝胶及其制备方法以及一种柔性压力 传感器
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种变梯度结构柔性气凝胶及其制备方法以及一种柔性压力传感器。
背景技术
随着柔性电子领域的高速发展和物联网技术的不断普及，能够应用于医疗诊断、生理状态监测、运动行为评估等领域的可穿戴式电子器件逐渐步入人类的生产生活之中。可穿戴式电子器件能够量化相关物理信号，将外界的刺激信息转化为电阻、电容、电流等可以实时观测的电学信号，为建立“人/机”控制界面的双向信息渠道起到了至关重要的作用，与此相关的功能化柔性传感装置的快速制造逐渐成为近些年的研究热点。
根据传感机理的不同，柔性压力传感器可以分为压阻式、电容式、压电式和摩擦式。压阻式传感器主要通过测量电阻的变化来表征外界刺激，主要由沉积在衬底上或嵌入衬底内部的纳米材料组成，通过外界机械力刺激下纳米材料与聚合物之间产生滑移进而导致导电路径发生变化实现电阻值的变化。电容式传感器一般是外界力导致弹性电介质发生变形，使电极之间的间距缩短进而引起电容的变化。压电式传感器主要基于非中心对称材料的压电特性，当受到外界力作用时，材料晶体产生偶极矩进而在材料中产生宏观电位。摩擦电式传感器主要通过接触或者静电感应，使得不同物理键产生相异的正负电荷。
压阻式柔性压力传感器具有结构简单、信号便于检测、耗能较少等显著优点，在可穿戴电子器件中具有广阔的应用前景。近年来，研究并发展的可穿戴柔性压力传感器在一定程度上取得了较大进步，现行柔性压力传感器更加贴近生产生活。但是，当前研究的柔性压力传感器，通常存在以下问题：
(1)灵敏度低；压阻式柔性压力传感器的工作模式主要依赖于其材料阻值的变化，通常采用将导电材料填充到聚合物体内的复合结构，通过对复合材料的压阻特性改变进行分析得到外界压力信息。由于聚合物材料的杨氏模量和粘弹性较大，即使加入导电材料，仍使得基于复合材料制备的柔性压力传感器的灵敏度较低，响应较慢。灵敏度的问题将使得传感器的应用前景十分受限，特别是针对人体生命活动所产生的微小压力，如呼吸、心跳、发声等，其传感能力将大打折扣，无法实现对人体生理生活的实时监测与反馈。
(2)不具备梯度灵敏检测能力；现行柔性压力传感器其检测量程范围较窄，多数柔性压力传感器用于检测特定压力范围的外界刺激，一般用于检测微小压力的传感器在受到较大刺激时便失去了其检测能力，而可以检测较大外界刺激的柔性压力传感器无法实现对外界微小刺激的灵敏检测，使得该类型的柔性压力传感器无法应用于可穿戴电子领域。
(3)传感层单一且不可调节，影响传感效果；典型的三明治结构柔性压力传感器的传感层为单层结构，通过固定的材料与配比进行制备而成，不具有可调控性，而其单一的微观结构及密度决定了其最终的性能。
因此，如何设计并制备一种结构可控、具有变梯度结构的柔性压力传感器，保证其具有较大的灵敏度，并且针对不同压力大小的外界刺激仍然做到梯度灵敏检测成为一个值得研究的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种变梯度结构柔性气凝胶及其制备方法以及一种柔性压力传感器。本发明提供的柔性气凝胶具有变梯度结构，各层可呈现出不同的压电特性，将其应用于柔性压力传感器中，所得柔性压力传感器灵敏度高，针对不同压力大小的外界刺激能够做到梯度灵敏检测。
一种变梯度结构柔性气凝胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)将气凝胶原液倒入模具中冷冻后进行冷冻干燥，得到聚合物-纳米材料气凝胶层；所述气凝胶原液的组分包括聚合物基体、二维纳米材料和有机溶剂；
(2)重复步骤(1)，重复的次数≥1次，得到多层一体化聚合物-纳米材料气凝胶；所述多层一体化聚合物-纳米材料气凝胶中，制备每层气凝胶时所采用的气凝胶原液中聚合物基体和/或二维纳米材料的含量不同；
(3)将所述多层一体化聚合物-纳米材料气凝胶进行第一退火，得到变梯度柔性三维压电骨架；
(4)将所述变梯度柔性三维压电骨架在二维导电材料溶液中超声浸蘸后进行第二退火干燥，得到变梯度结构柔性气凝胶。
优选的，所述聚合物基体包括聚氨酯、聚乙烯醇和聚二甲基硅氧烷中的一种或几种；所述二维纳米材料包括石墨烯和还原氧化石墨烯中的一种或两种；所述有机溶剂包括二恶烷和N,N-二甲基甲酰胺中的一种或两种。
优选的，所述步骤(1)～步骤(2)使用的气凝胶原液中，聚合物基体和有机溶剂的质量比为(1～5):(50～100)，聚合物基体和二维纳米材料的质量比为(100～200):(1～10)。
优选的，按照从下到上的顺序，每层所采用的气凝胶原液中聚合物基体或二维纳米材料的质量分数依次增加或依次减小。
优选的，按照从下到上的顺序，制备每层气凝胶时所采用的气凝胶原液中聚合物基体和二维纳米材料的变化方式包括以下三种：
方式一：每层使用的气凝胶原液中聚合物基体的含量相同，二维纳米材料的含量依次增大或减小；
方式二：每层使用的气凝胶原液中二维纳米材料的含量相同，聚合物基体的含量依次增大或减小；
方式三：每层使用的气凝胶原液中聚合物基体和二维纳米材料的比例相同，聚合物基体的含量和二维纳米材料的含量同时依次增大或减小。
优选的，所述冷冻包括依次进行的液氮冷冻和预冷冻，所述液氮冷冻具体为：将装有气凝胶原液的模具置于液氮中，使气凝胶原液被瞬间冷冻；所述预冷冻的温度为-20～-30℃，时间为12h以上；
所述冷冻干燥的温度为-50～-75℃，时间为72h以上。
优选的，所述二维导电材料包括MXENE、石墨烯、还原氧化石墨烯和银纳米线中的一种或几种。
本发明还提供了上述方案所述制备方法制备的变梯度结构柔性气凝胶。
本发明还提供了一种柔性压力传感器，包括依次层叠设置的下封装层、下电极层、上述方案所述的变梯度结构柔性气凝胶、上电极层和上封装层；所述下电极层和上电极层连接有导线；所述导线和电信号测量装置连接。
本发明还提供了上述方案所述的柔性压力传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用蒸镀或溅射的方法在所述变梯度结构柔性气凝胶两侧表面制备下电极层和上电极层；
在下电极层和上电极层上连接导线，并将导线与电信号测量装置连接，之后采用旋涂和固化的方法在所述下电极层和上电极层表面制备下封装层和上封装层，得到所述柔性压力传感器。
本发明提供了一种变梯度结构柔性气凝胶的制备方法，本发明采用聚合物基体、二维纳米材料和有机溶剂制备气凝胶原液，通过改变气凝胶原液中聚合物或二维纳米材料的比例，基于冷冻干燥多层一体成型技术、超声浸蘸技术及低温退火技术得到变梯度结构柔性气凝胶。本发明利用二维纳米材料提高聚合物的力学性能，同时通过改变不同层中二维纳米材料的添加比例，通过冷冻干燥一体成型实现对气凝胶微观孔径大小的可控调节，具有结构可控能力，能够根据实际需求对气凝胶的孔径结构和层数进行灵活调控，使得各层具有不同的压电特性，从而实现针对不同压力信号的感知和精准检测；另外，本发明在每层气凝胶制备过程中都进行冷冻干燥，然后再进行下一层气凝胶层的制备，通过多步骤的冷冻干燥，解决了现有技术中基于冷冻干燥一体成型不同特性气凝胶时成型困难的问题，避免了不同溶剂互溶；本发明借助超声浸蘸导电溶液的方法，大幅提高了气凝胶的压电特性，显著提升了传感器的传感检测范围，具有梯度灵敏检测的能力。本发明提供的变梯度结构柔性气凝胶的制备方法简单便捷，方案合理，便于操作，易于实现机械化生产推广。
本发明还提供了上述方案所述制备方法制备的变梯度结构柔性气凝胶，本发明提供的变梯度结构柔性气凝胶具有导电性、压缩性及自动恢复性，还可以根据需求被切割为任意形状，同时该气凝胶具有三维网状多孔结构，其微孔径大小具有可控性；此外，该变梯度结构柔性气凝胶是一种多层一体结构，各层分别具有不同的密度和结构，各层结构的微观孔径大小也不相同，从而呈现出不同的压电特性。
本发明还提供了一种柔性压力传感器及其制备方法，本发明提供的柔性压力传感器包括依次层叠设置在下封装层、下电极层、上述方案所述的变梯度结构柔性气凝胶、上电极层和上封装层，还包括导线和电信号测量装置。本发明将上述方案所述的变梯度结构柔性气凝胶应用于柔性压力传感器中，所得柔性压力传感器灵敏度高，针对不同压力大小的外界刺激能够做到梯度灵敏检测。并且本发明提供的柔性压力传感器中不含有任何有毒物质，具有生物友好性和环境友好性的特点，制备的柔性压力传感器基于柔性气凝胶，质量较轻，适用于人体健康信号监测及仿生结构的制作；此外，本发明采用三明治结构封装柔性压电传感器，使传感器柔性、可拉伸性得到提升，为制作可穿戴传感设备提供了技术基础。
附图说明
图1为本发明实施例中制备变梯度柔性压力传感器的工艺流程图；
图2为本发明实施例中变梯度柔性三维压电骨架制备工艺流程图；
图3为变梯度柔性三维压电骨架的微观结构示意图；
图4为实施例1制备的变梯度柔性三维压电骨架的底部、中部和顶部气凝胶的SEM图；
图5为超声浸蘸过程的示意图；
图6为变梯度结构柔性气凝胶的微观结构示意图；
图7为本发明提供的柔性压力传感器的结构示意图；
图8为实施例1制备的G-TPU-MXENE柔性压力传感器在不同压力下的电阻变化率图；
图9为实施例2制备的G-PVA-AgNWS柔性压力传感器在不同压力下的电阻变化率图；
图10为实施例3制备的RGO-TPU/PVA-MXENE柔性压力传感器在不同压力下的电阻变化率图；
图2、图5和图7中：1-模具，2-冷冻干燥设备，3-真空干燥箱，4-变梯度柔性三维压电骨架，5-二维导电材料溶液，6-压块，7-变梯度结构柔性气凝胶，8-下电极层，9-上电极层，10-下封装层，11-上封装层，12-电信号测量装置。
具体实施方式
本发明提供了一种变梯度结构柔性气凝胶的制备方法，包括以下步骤：
(1)将气凝胶原液倒入模具中冷冻后进行冷冻干燥，得到聚合物-纳米材料气凝胶层；所述气凝胶原液的组分包括聚合物基体、二维纳米材料和有机溶剂；
(2)重复步骤(1)，重复的次数≥1次，得到多层一体化聚合物-纳米材料气凝胶；在重复过程中，每层所采用的气凝胶原液中聚合物基体和/或二维纳米材料的比例不同；
(3)将所述多层一体化聚合物-纳米材料气凝胶进行第一退火，得到变梯度柔性三维压电骨架；
(4)将所述变梯度柔性三维压电骨架在二维导电材料溶液中超声浸蘸后进行第二退火，得到变梯度结构柔性气凝胶。
本发明将气凝胶原液倒入模具中冷冻后进行冷冻干燥，得到聚合物-纳米材料气凝胶层。在本发明中，所述气凝胶原液的组成成分包括聚合物基体、二维纳米材料和有机溶剂，所述聚合物基体优选包括聚氨酯、聚乙烯醇和聚二甲基硅氧烷中的一种或几种；所述二维纳米材料优选包括石墨烯和还原氧化石墨烯中的一种或两种；所述有机溶剂优选包括二恶烷和N,N-二甲基甲酰胺中的一种或两种。在本发明中，所述气凝胶原液的制备方法优选为：将聚合物基体加入有机溶剂中，在水浴条件下搅拌至聚合物基体完全溶解，然后加入二维纳米材料，将所得混合料液进行超声破碎，得到所述气凝胶原液；所述水浴的温度优选为45℃，所述超声破碎优选在细胞破碎仪中进行，所述超声破碎仪的变幅杆直径优选为20mm，输出功率优选为80％，超声破碎的时间优选为1.5h。
本发明对所述模具的形状和尺寸没有特殊要求，采用任意形状的模具均可，在本发明的具体实施例中，采用的是长方体的模具。本发明优选先将模具在冰箱中冷藏至0℃以下，之后再将气凝胶原液倒入；所述气凝胶原液的加入量优选根据模具的尺寸确定，本发明不做具体限定。在本发明中，所述冷冻优选包括依次进行的液氮冷冻和预冷冻，所述液氮冷冻具体优选为：将装有气凝胶原液的模具置于液氮中，使气凝胶原液被瞬间冷冻；所述预冷冻的温度优选为-20～-30℃，时间优选为12h以上，更优选为12～24h；在本发明的具体实施例中，还可以省略液氮冷冻的步骤，直接将模具进行预冷冻。在本发明中，所述冷冻干燥的温度优选为-50～-75℃，时间优选为60h以上，更优选为60～84h，更优选为60～72h，在本发明的实施例中，具体是以保证干燥完全为准；所述冷冻干燥优选在真空冷冻干燥机中进行。冷冻干燥后，不需将所得气凝胶层取出，直接进行后续的步骤。
得到聚合物-纳米材料气凝胶层后，本发明重复上述在模具中倒入气凝胶原液后进行冷冻和冷冻干燥的步骤，重复次数≥1次，优选为1～10，更优选为1～5次，进一步优选为2～3次，具体的，每次加入气凝胶原液时，是在上一次冷冻干燥所得气凝胶层的上方倒入原液，通过多次加入原液以及多次冷冻干燥，得到多层一体化结构的气凝胶。具体的，当重复次数为1次时，可以得到双层结构的一体化气凝胶，当重复次数为2次时，可以得到三层结构的一体化气凝胶，依次类推。
在本发明中，上述重复过程中，具体条件均和上述步骤(1)中相同，区别仅在于改变每层所用气凝胶原液中聚合物和/或二维纳米材料的含量，优选的，按照从下到上的顺序，每层所采用的气凝胶原液中聚合物基体或二维纳米材料的含量依次增加或依次减小，每层采用的气凝胶原液中使用的有机溶剂的量优选相同。在本发明的具体实施例中，按照从下到上的顺序，制备每层气凝胶时所采用的气凝胶原液中聚合物基体和二维纳米材料的变化方式优选包括以下三种：
方式一：每层使用的气凝胶原液中聚合物基体的含量相同，二维纳米材料的含量依次增大或减小；
方式二：每层使用的气凝胶原液中二维纳米材料的含量相同，聚合物基体的含量依次增大或减小；
方式三：每层使用的气凝胶原液中聚合物基体和二维纳米材料的比例相同，聚合物基体的含量和二维纳米材料的含量同时依次增大或减小。
本发明对制备相邻两层时采用的气凝胶原液中聚合物基体和/或二维纳米材料的变化幅度不做具体要求，任意幅度均可，在本发明的具体实施例中，可以根据对压电性能的需求进行确定。
在本发明中，在上述制备过程中采用的气凝胶原液中，聚合物基体和有机溶剂的质量比优选为(1～5):(50～100)，更优选为(2～4):(60～80)，聚合物基体和二维纳米材料的质量比优选为(100～200):(1～10)，更优选为(120～160):(2～8)，即，在制备过程中，每层采用的气凝胶原液中聚合物基体和有机溶剂的含量虽然不同，但均在上述比例范围内。
得到多层一体化聚合物-纳米材料气凝胶后，本发明优选将所述多层一体化聚合物-纳米材料气凝胶进行第一退火，得到变梯度柔性三维压电骨架。在本发明中，所述第一退火的温度优选为40～50℃，时间优选为0.5～1h，所述第一退火优选在真空干燥箱中进行；本发明通过第一退火将冷冻干燥后所得气凝胶进行二次干燥，扩大层间距离，进一步提高灵敏度，并且本发明控制较低的第一退火温度，避免TPU发生融化。
得到变梯度柔性三维压电骨架后，本发明将所述变梯度柔性三维压电骨架在二维导电材料溶液中超声浸蘸后进行第二退火，得到变梯度结构柔性气凝胶。在本发明中，所述二维导电材料优选为包括MXENE、石墨烯、还原氧化石墨烯和银纳米线中的一种或几种；所述二维导电材料溶液的溶剂优选为纯水；所述二维导电材料溶液的浓度优选为10～30mg/mL。在本发明中，超声浸蘸的超声功率优选为100W，所述超声浸蘸优选在室温下进行，在本发明的具体实施例中，优选在超声时放入部分冰块，防止体系温度升高；在本发明的具体实施例中，优选将变梯度柔性三维压电骨架放入二维导电材料溶液中，并将压块置于变梯度柔性三维压电骨架上，使得变梯度柔性三维压电骨架能够完全悬浮于二维导电材料溶液中，然后超声浸蘸1.5h，之后再将变梯度柔性三维压电骨架进行翻转，之后继续超声浸蘸1.5h。超声浸蘸完成后，将吸附有二维导电材料溶液的变梯度柔性三维压电骨架取出进行第二退火；所述第二退火的温度优选为50～60℃，时间优选为1h；所述第二退火优选在真空干燥箱中进行。
本发明还提供了上述方案所述制备方法制备的变梯度结构柔性气凝胶，本发明制备的变梯度结构柔性气凝胶整体包括梯度柔性三维压电骨架和负载在所述梯度柔性三维压电骨架中的二维导电材料；所述梯度柔性三维压电骨架由多层一体化的聚合物-纳米材料气凝胶层组成，层数优选为2层以上，且各层分别具有不同的密度和结构，各层结构的微观孔径大小也不相同，呈现出不同的压电特性，本发明对各层的厚度没有特殊要求，可以根据实际需求任意改变，本发明不做具体限定，在本发明的一个具体实施例中，每层的厚度可以设置在0.5～2.5cm。在本发明中，所述变梯度结构柔性气凝胶具有导电性、压缩性及自动恢复性，同时具有三维网状多孔结构。另外，本发明提供的变梯度结构柔性气凝胶还可以根据需求被切割为任意形状，不限于长方体形状。
本发明还提供了一种柔性压力传感器，包括依次层叠设置的下封装层、下电极层、上述方案所述的变梯度结构柔性气凝胶、上电极层和上封装层；所述下电极层和上电极层连接有导线；所述导线和电信号测量装置连接。在本发明中，所述下电极层和上电极层的材质优选为铜或镍；所述下封装层和上封装层采用的材料优选为高分子材料，更优选为聚氨酯(TPU)、环氧树脂(Epoxy)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)和硅橡胶中的一种或几种；所述电信号测量装置具体为测量所述电极与变梯度柔性气凝胶之间接触电信号及其变化的装置，采用本领域技术人员熟知的装置即可，具体可以是电压、电流或电阻测量装置；本发明对电极层和封装层的厚度没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的厚度即可。
本发明还提供了上述方案所述的柔性压力传感器的制备方法，包括以下步骤：
采用蒸镀或溅射的方法在所述变梯度结构柔性气凝胶两侧表面制备下电极层和上电极层；
在下电极层和上电极层上连接导线，并将导线与电信号测量装置连接，之后采用旋涂和固化的方法在所述下电极层和上电极层表面制备下封装层和上封装层，得到所述柔性压力传感器。
在本发明对蒸镀或溅射的具体操作条件没有特殊要求，根据下电极和上电极的材质，选择本领域技术人员熟知的操作条件即可。本发明对所述旋涂和固化的具体操作条件没有特殊要求，采用本领域技术人员熟知的旋涂工艺和固化条件即可。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
图1为本发明实施例中制备变梯度柔性压力传感器的工艺流程图，其中先配制气凝胶原液，然后通过分层冷冻和低温退火的方式得到变梯度三维压电骨架，再通过超声浸蘸和低温退火(即)得到变梯度结构柔性气凝胶，最后依次制备电极层和封装层，得到所述变梯度柔性压力传感器。
实施例1
本实施例以石墨烯(G)为二维纳米材料、热塑性聚氨酯弹性体橡胶(TPU)为聚合物基体、MXENE为导电材料制备三层变梯度柔性气凝胶，基于此以PDMS封装完成柔性压力传感器的制造成型，制造工艺流程如图1所示，包括以下步骤：
第一步，制备G与TPU混合的柔性气凝胶原液
在量筒中量取45mL二戊烷溶液，分成等量三份倒入三个干净的烧杯中，用天平称取占15mL二戊烷溶液质量1.5％的TPU颗粒三份分别加入烧杯中，将烧杯放置在磁力搅拌水浴锅中，水浴温度设置为45℃，放入磁子，磁力搅拌6h以充分溶解TPU颗粒，用天平分别称取占TPU颗粒质量0.5％(底部原液)、1.5％(中部原液)、5％(顶部原液)的G粉末，分别倒入三个烧杯中，用玻璃棒充分搅拌均匀，随后将其置于细胞破碎仪中，用直径为20mm变幅杆，在输出功率密度80％的参数下，超声破碎1.5h，分别得到均匀的G与TPU混合的梯度结构气凝胶底部、中部、顶部原液，底部、中部和顶部原液中G粉末的含量依次增大。
第二步，变梯度柔性三维压电骨架的制备
将长8cm，宽1cm，高6cm，壁厚为0.1cm的长方体腔体模具置于冰箱中进行冷藏，然后将G与TPU混合的底部气凝胶原溶液倒入模具之中，然后在大烧杯中倒入充足的液氮，用镊子夹紧模具置于液氮中进行瞬间冷冻，随后放置在-20℃～-30℃的环境中进行预冷冻12h以上成型，再将预冷冻之后的产物放入真空冷冻干燥机中，以-50℃～-75℃的温度干燥72h以上去除二戊烷溶剂，形成底部TPU-G气凝胶；将模具取出，将G与TPU混合的中部气凝胶原溶液倒入低温的模具中，放入液氮环境瞬间冷冻,随后放置在-20℃～-30℃的环境中进行预冷冻12h以上成型，再将预冷冻之后的产物放入真空冷冻干燥机中，以-50℃～-75℃的温度干燥72h以上去除二戊烷溶剂，形成中部TPU-G气凝胶；再次将模具取出，将G与TPU混合的顶部气凝胶原溶液倒入低温的模具中，重复以上步骤，进行顶部TPU-G气凝胶的制备，干燥成型后，取出一体化TPU-G气凝胶，将一体化TPU-G气凝胶放置于真空干燥箱中进行退火，得到变梯度柔性三维压电骨架；变梯度柔性三维压电骨架制备工艺流程如图2所示，底部，中部及顶部气凝胶由于石墨烯添加比例的改变，微观孔径呈现出不同的大小。变梯度柔性三维压电骨架的微观结构示意图如图3所示，其中G粉末嵌入在骨架内部。本实施例所得变梯度柔性三维压电骨架的底部、中部和顶部气凝胶的SEM图如图4所示，图4中，从左到右三个SEM图的标尺依次为200μm、100μm和10μm，根据图4可以看出，三层气凝胶呈现不同的孔径结构。
第三步，变梯度结构柔性气凝胶的制备
首先将500mg的MXENE纳米片加入盛有20mL纯水的烧杯中，制得MXENE导电溶液，利用适当重量的压块使变梯度柔性三维压电骨架悬浮于溶液中，室温下超声浸蘸1.5h，用干净镊子将压电骨架进行翻转，室温下继续超声浸蘸1.5h，浸蘸完成的压电骨架置于真空干燥箱中，在50～60℃进行干燥1h，制得变梯度结构柔性气凝胶；超声浸蘸过程的示意图如图5所示，所得变梯度结构柔性气凝胶的微观结构示意图如图6所示，其中MXENE附着在变梯度柔性三维压电骨架的孔洞中。
第四步，制备电极层
将变梯度结构柔性气凝胶固定于铜金属溅射靶台上，将其送入溅射室样品台，打开真空***，抽真空至8×10-4Pa后充入氩气使气压维持在0.6Pa，进行预溅射。5min后，设置样品台加热温度200℃，打开样品台加热开关，待温度稳定后进行铜金属溅射，30min后停止溅射，待温度冷却至室温后，取出样品，得到一端包覆有铜膜电极的气凝胶。将另一端向上放置，重复上述工艺流程。
第五步，G-TPU-MXENE柔性压力传感器的制备
用铜电线在电极层引出两个电极，与电信号测量装置相连，然后在压电器件两端以5000rpm的转速旋涂12μm厚的PDMS膜，待其固化后得到封装完成的G-TPU-MXENE柔性压力传感器，具体结构参照图7。
图8为实施例1制备的G-TPU-MXENE柔性压力传感器在不同压力下的电阻变化率图，其中的小图为虚线框部分的放大图，根据图8可以看出，本实施例制备的G-TPU-MXENE柔性压力传感器在0～2000kpa的压力范围内能实现梯度灵敏检测，在500kpa以下时灵敏度(S)为0.0142，在500kpa以上时灵敏度为0.0006。
实施例2
本实施例以石墨烯(G)为二维纳米材料、PVA为聚合物基体、银纳米线为导电材料制备二层变梯度柔性气凝胶，基于此以环氧树脂封装完成柔性压力传感器的制造成型，制备步骤如下：
第一步，制备G与PVA混合的柔性气凝胶原溶液
在量筒中量取30mL N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液分成等量两份并倒入两个干净的烧杯中，用天平称取占15mL DMF溶液质量1.5％(底部原液)、3％(顶部原液)的PVA颗粒两份分别加入烧杯中，将烧杯放置在磁力搅拌水浴锅中，水浴温度设置为45℃，放入磁子，搅拌6h以充分溶解PVA颗粒，用天平分别称取占PVA质量1.5％的G粉末，分别倒入两个烧杯中，用玻璃棒充分搅拌均匀。随后将其置于细胞破碎仪中，用直径为20mm变幅杆，在输出功率密度80％的参数下，超声破碎1.5h，分别得到均匀的G与PVA混合的梯度结构气凝胶底部和顶部原溶液，底部和顶部原液中G粉末和PVA的比例不变。
第二步，变梯度柔性三维压电骨架的制备
将长8cm，宽1cm，高6cm，壁厚为0.1cm的长方体腔体模具1置于冰箱中进行冷藏，然后将G与PVA混合的底部气凝胶原溶液倒入模具之中，然后在大烧杯中倒入充足的液氮，用镊子夹紧模具置于液氮中进行瞬间凝固，随后放置在-20℃～-30℃的环境中进行预冷冻12h以上成型，再将预冷冻之后的产物放入真空冷冻干燥机中，以-50℃～-75℃的温度干燥72h以上去除DMF溶剂，形成底部PVA-G气凝胶，将模具取出，将G与PVA混合的顶部气凝胶原溶液倒入低温的模具中，重复以上步骤，进行顶部PVA-G气凝胶的制备，干燥成型后，取出一体化PVA-G气凝胶，将一体化PVA-G气凝胶放置于真空干燥箱中进行退火，得到变梯度柔性三维压电骨架。
第三步，变梯度结构柔性气凝胶的制备
将购买的银纳米线溶液(浓度为15mg/mL)倒入烧杯中备用，利用适当重量的压块使梯度结构三维压电骨架悬浮于溶液中，室温下超声浸蘸1.5h，用干净镊子将压电骨架进行翻转，室温下继续超声浸蘸1.5h，浸蘸完成的压电骨架置于真空干燥箱中，在50～60℃进行干燥1h，制得变梯度结构柔性气凝胶。
第四步，制备电极层
将变梯度结构柔性气凝胶固定于镍金属溅射靶台上，将其送入溅射室样品台，打开真空***，抽真空至8×10-4Pa后充入氩气使气压维持在0.6Pa，进行预溅射。5min后，设置样品台加热温度200℃，打开样品台加热开关，待温度稳定后进行镍金属溅射，30min后停止溅射，待温度冷却至室温后，取出样品，得到一端包覆有镍膜电极的气凝胶层。将另一端向上放置，重复上述工艺流程。
第五步，G-PVA-AgNWS柔性压力传感器的制备
用铜电线在电极层引出两个电极，与电信号测量装置相连，然后在压电器件两端以5000rpm的转速旋涂12μm厚的环氧树脂膜，待其固化后得到封装完成的G-PVA-AgNWS柔性压力传感器，具体结构参照图7。
图9为实施例2制备的G-PVA-AgNWS柔性压力传感器在不同压力下的电阻变化率图，其中的小图为虚线框部分的放大图，根据图9可以看出，本实施例制备的G-PVA-AgNWS柔性压力传感器在0～2000kpa的压力范围内能实现梯度灵敏检测，在500kpa以下时灵敏度(S)为0.0138，在500kpa以上时灵敏度为0.00058。
实施例3
本实施例以还原氧化石墨烯(RGO)为二维纳米材料、TPU-PVA复合材料为聚合物基体、MXENE为导电材料制备三层变梯度柔性气凝胶，基于此以PDMS封装完成柔性压力传感器的制造成型，制备步骤如下：
第一步，制备RGO与TPU-PVA混合的柔性气凝胶原溶液
在量筒中量取45mL N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液分成等量三份并倒入三个干净的烧杯中，用天平称取占15mL N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液质量1％的PVA颗粒和1％的TPU颗粒三份分别加入烧杯中，将烧杯放置在磁力搅拌水浴锅中，水浴温度设置为45℃，放入磁子，搅拌6h以充分溶解TPU和PVA颗粒，用天平分别称取占TPU和PVA总质量3％(底部原液)、5％(中部原液)、8％(顶部原液)的RGO粉末，分别倒入三个烧杯中，用玻璃棒充分搅拌均匀。随后将其置于细胞破碎仪中，用直径为20mm变幅杆，在输出功率密度80％的参数下，超声破碎1.5h，分别得到均匀的RGO与TPU-PVA混合的梯度结构气凝胶底部、中部、顶部原液。
第二步，变梯度柔性三维压电骨架的制备
将长8cm，宽1cm，高6cm，壁厚为0.1cm的长方体腔体模具1置于冰箱中进行冷藏，然后将适量的RGO与TPU-PVA混合的底部气凝胶原液倒入模具之中，然后在大烧杯中倒入充足的液氮，用镊子夹紧模具置于液氮中进行瞬间凝固，随后放置在-20℃～-30℃的环境中进行预冷冻12h以上成型，再将预冷冻之后的产物放入真空冷冻干燥机中，以-50℃～-75℃的温度干燥72h以上去除DMF溶剂，形成底部TPU-PVA-RGO气凝胶，将模具取出，将G与TPU-PVA混合的中部气凝胶原液倒入低温的模具中，放入液氮环境瞬间冷冻,随后放置在-20℃～-30℃的环境中进行预冷冻12h以上成型，再将预冷冻之后的产物放入真空冷冻干燥机中，以-50℃～-75℃的温度干燥72h以上去除DMF溶剂，形成中部TPU-PVA-RGO气凝胶，再次将模具取出，将G与TPU-PVA混合的顶部部气凝胶原液倒入低温的模具中，重复以上步骤，进行顶部TPU-PVA-RGO气凝胶的制备，干燥成型后，取出一体化TPU-PVA-RGO气凝胶，将一体化TPU-PVA-RGO气凝胶放置于真空干燥箱中进行退火，得到变梯度柔性三维压电骨架。
第三步，变梯度结构柔性气凝胶的制备
首先将500mg的MXENE纳米片加入盛有20mL纯水的烧杯中，制得MXENE导电溶液，利用适当重量的压块使梯度结构三维压电骨架悬浮于溶液中，室温下超声浸蘸1.5h，用干净镊子将压电骨架进行翻转，室温下继续超声浸蘸1.5h，浸蘸完成的压电骨架置于真空干燥箱中，在50～60℃进行干燥1h，制得变梯度结构柔性气凝胶。
第四步，制备电极层
将柔性气凝胶固定于铜金属溅射靶台上，将其送入溅射室样品台，打开真空***，抽真空至8×10-4Pa后充入氩气使气压维持在0.6Pa，进行预溅射。5min后，设置样品台加热温度200℃，打开样品台加热开关，待温度稳定后进行铜金属溅射，30min后停止溅射，待温度冷却至室温后，取出样品，得到一端包覆有铜膜电极的气凝胶。将另一端向上放置，重复上述工艺流程。
第五步，RGO-TPU/PVA-MXENE柔性压力传感器的制备
用铜电线在电极层引出两个电极，与电信号测量装置相连，然后在压电器件两端以5000rpm的转速旋涂12μm厚的PDMS膜，待其固化后得到封装完成的RGO-TPU/PVA-MXENE的柔性压力传感器。
图10为实施例3制备的RGO-TPU/PVA-MXENE柔性压力传感器在不同压力下的电阻变化率图，其中的小图为虚线框部分的放大图，根据图10可以看出，本实施例制备的RGO-TPU/PVA-MXENE柔性压力传感器在0～2000kpa的压力范围内能实现梯度灵敏检测，在500kpa以下时灵敏度(S)为0.0135，在500kpa以上时灵敏度为0.0006。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种变梯度结构柔性气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将气凝胶原液倒入模具中冷冻后进行冷冻干燥，得到聚合物-纳米材料气凝胶层；所述气凝胶原液的组分包括聚合物基体、二维纳米材料和有机溶剂；
(2)重复步骤(1)，重复的次数≥1次，得到多层一体化聚合物-纳米材料气凝胶；所述多层一体化聚合物-纳米材料气凝胶中，制备每层气凝胶时所采用的气凝胶原液中聚合物基体和/或二维纳米材料的含量不同；
(3)将所述多层一体化聚合物-纳米材料气凝胶进行第一退火，得到变梯度柔性三维压电骨架；
(4)将所述变梯度柔性三维压电骨架在二维导电材料溶液中超声浸蘸后进行第二退火干燥，得到变梯度结构柔性气凝胶。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚合物基体包括聚氨酯、聚乙烯醇和聚二甲基硅氧烷中的一种或几种；所述二维纳米材料包括石墨烯和还原氧化石墨烯中的一种或两种；所述有机溶剂包括二恶烷和N,N-二甲基甲酰胺中的一种或两种。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)～步骤(2)使用的气凝胶原液中，聚合物基体和有机溶剂的质量比为(1～5):(50～100)，聚合物基体和二维纳米材料的质量比为(100～200):(1～10)。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，按照从下到上的顺序，每层所采用的气凝胶原液中聚合物基体或二维纳米材料的质量分数依次增加或依次减小。
5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，按照从下到上的顺序，制备每层气凝胶时所采用的气凝胶原液中聚合物基体和二维纳米材料的变化方式包括以下三种：
方式一：每层使用的气凝胶原液中聚合物基体的含量相同，二维纳米材料的含量依次增大或减小；
方式二：每层使用的气凝胶原液中二维纳米材料的含量相同，聚合物基体的含量依次增大或减小；
方式三：每层使用的气凝胶原液中聚合物基体和二维纳米材料的比例相同，聚合物基体的含量和二维纳米材料的含量同时依次增大或减小。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述冷冻包括依次进行的液氮冷冻和预冷冻，所述液氮冷冻具体为：将装有气凝胶原液的模具置于液氮中，使气凝胶原液被瞬间冷冻；所述预冷冻的温度为-20～-30℃，时间为12h以上；
所述冷冻干燥的温度为-50～-75℃，时间为60h以上。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二维导电材料包括MXENE、石墨烯、还原氧化石墨烯和银纳米线中的一种或几种。
8.权利要求1～8任意一项所述制备方法制备的变梯度结构柔性气凝胶。
9.一种柔性压力传感器，包括依次层叠设置的下封装层、下电极层、权利要求8所述的变梯度结构柔性气凝胶、上电极层和上封装层；所述下电极层和上电极层连接有导线；所述导线和电信号测量装置连接。
10.权利要求9所述的柔性压力传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用蒸镀或溅射的方法在所述变梯度结构柔性气凝胶两侧表面制备下电极层和上电极层；
在下电极层和上电极层上连接导线，并将导线与电信号测量装置连接，之后采用旋涂和固化的方法在所述下电极层和上电极层表面制备下封装层和上封装层，得到所述柔性压力传感器。
CN202210651669.1A 2022-06-09 2022-06-09 一种变梯度结构柔性气凝胶及其制备方法以及一种柔性压力传感器 Active CN115058049B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210651669.1A CN115058049B (zh) 2022-06-09 2022-06-09 一种变梯度结构柔性气凝胶及其制备方法以及一种柔性压力传感器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210651669.1A CN115058049B (zh) 2022-06-09 2022-06-09 一种变梯度结构柔性气凝胶及其制备方法以及一种柔性压力传感器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115058049A true CN115058049A (zh) 2022-09-16
CN115058049B CN115058049B (zh) 2023-05-05

Family

ID=83200147

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210651669.1A Active CN115058049B (zh) 2022-06-09 2022-06-09 一种变梯度结构柔性气凝胶及其制备方法以及一种柔性压力传感器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115058049B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117030079A (zh) * 2023-10-09 2023-11-10 之江实验室 一种宽量程柔性压力传感器及其制备方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130004761A1 (en) * 2011-06-28 2013-01-03 Lawrence Livermore National Security, Llc Methods of electrophoretic deposition for functionally graded porous nanostructures and systems thereof
US20140287641A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-25 Aerogel Technologies, Llc Layered aerogel composites, related aerogel materials, and methods of manufacture
US20160243525A1 (en) * 2016-05-02 2016-08-25 LiSo Plastics, L.L.C. Multilayer Polymeric Membrane and Process
CN109097420A (zh) * 2018-08-06 2018-12-28 华东交通大学 具有梯度结构的石墨烯/细菌纤维素复合材料及制备方法
CN109701494A (zh) * 2018-12-28 2019-05-03 青岛海尔股份有限公司 气凝胶复合材料及其制备方法
CN109734950A (zh) * 2018-12-28 2019-05-10 青岛海尔股份有限公司 气凝胶复合材料及其制备方法
CN112225942A (zh) * 2020-10-13 2021-01-15 中南大学 应变-温度双响应柔性电子传感器复合材料的制备方法及得到的电子传感器和复合材料
CN112521716A (zh) * 2020-12-15 2021-03-19 云南大学 石墨烯气凝胶-聚亚胺复合膜材及其制备方法
CN113337000A (zh) * 2021-05-24 2021-09-03 西安交通大学 一种各向异性导热的柔性压电传感器及其制备方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130004761A1 (en) * 2011-06-28 2013-01-03 Lawrence Livermore National Security, Llc Methods of electrophoretic deposition for functionally graded porous nanostructures and systems thereof
US20140287641A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-25 Aerogel Technologies, Llc Layered aerogel composites, related aerogel materials, and methods of manufacture
US20160243525A1 (en) * 2016-05-02 2016-08-25 LiSo Plastics, L.L.C. Multilayer Polymeric Membrane and Process
CN109097420A (zh) * 2018-08-06 2018-12-28 华东交通大学 具有梯度结构的石墨烯/细菌纤维素复合材料及制备方法
CN109701494A (zh) * 2018-12-28 2019-05-03 青岛海尔股份有限公司 气凝胶复合材料及其制备方法
CN109734950A (zh) * 2018-12-28 2019-05-10 青岛海尔股份有限公司 气凝胶复合材料及其制备方法
CN112225942A (zh) * 2020-10-13 2021-01-15 中南大学 应变-温度双响应柔性电子传感器复合材料的制备方法及得到的电子传感器和复合材料
CN112521716A (zh) * 2020-12-15 2021-03-19 云南大学 石墨烯气凝胶-聚亚胺复合膜材及其制备方法
CN113337000A (zh) * 2021-05-24 2021-09-03 西安交通大学 一种各向异性导热的柔性压电传感器及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
武志刚;高建峰;: "溶胶-凝胶法制备纳米材料的研究进展" *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117030079A (zh) * 2023-10-09 2023-11-10 之江实验室 一种宽量程柔性压力传感器及其制备方法
CN117030079B (zh) * 2023-10-09 2024-02-23 之江实验室 一种宽量程柔性压力传感器及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN115058049B (zh) 2023-05-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ding et al. Recent advances in flexible and wearable pressure sensors based on piezoresistive 3D monolithic conductive sponges
Ding et al. Flexible and compressible PEDOT: PSS@ melamine conductive sponge prepared via one-step dip coating as piezoresistive pressure sensor for human motion detection
Peng et al. Multimodal capacitive and piezoresistive sensor for simultaneous measurement of multiple forces
Huang et al. Three-dimensional light-weight piezoresistive sensors based on conductive polyurethane sponges coated with hybrid CNT/CB nanoparticles
Wu et al. Channel crack-designed gold@ PU sponge for highly elastic piezoresistive sensor with excellent detectability
CN106908176B (zh) 具有微结构化的多相介电层电容式压力传感器及其制法
Wu et al. A new approach for an ultrasensitive tactile sensor covering an ultrawide pressure range based on the hierarchical pressure-peak effect
Tannarana et al. 2D-SnSe2 nanosheet functionalized piezo-resistive flexible sensor for pressure and human breath monitoring
Won et al. Recent advances in liquid-metal-based wearable electronics and materials
US20190228918A1 (en) Sensor and supercapacitor based on graphene polypyrrole 3d porous structure, and integrated device including the same
CN108318162A (zh) 一种柔性传感器及其制备方法
CN110108375B (zh) 一种基于MXene材料的电子皮肤及其制备方法
CN111504520B (zh) 一种基于超级电容传感原理的一体式柔性可拉伸触觉传感器
CN106461473A (zh) 基于表面面积的压力感测
CN108225620B (zh) 一种具有多层结构的柔性触觉传感器及其制作方法
CN112816111B (zh) 一种柔性触觉传感器及其制作方法
CN115058049B (zh) 一种变梯度结构柔性气凝胶及其制备方法以及一种柔性压力传感器
Xue et al. Wearable and visual pressure sensors based on Zn 2 GeO 4@ polypyrrole nanowire aerogels
CN111504527B (zh) 一种海胆状氧化物基复合膜仿生压力传感器及其制备方法
CN110987246A (zh) 柔性传感器和柔性传感器的制备、使用方法
CN113337000A (zh) 一种各向异性导热的柔性压电传感器及其制备方法
Xin et al. Transient electrically driven stiffness-changing materials from liquid metal polymer composites
CN113733697A (zh) 一种高灵敏度宽传感范围的柔性复合薄膜及其应用
CN114608716A (zh) 一种柔性温度压力双模态传感器及其制备与测试方法
Ge et al. Flexible pressure sensor based on a thermally induced wrinkled graphene sandwich structure

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant