柔性溫度傳感材料及其制備方法、柔性溫度傳感器技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及溫度傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及柔性溫度傳感材料及其制備方法、柔性溫度傳感器。所述的制備方法包括如下步驟：將經(jīng)過等離子處理的復(fù)合無紡布浸入還原氧化石墨烯和碳納米管的混合溶液中，對所述混合溶液超聲處理，取出所述復(fù)合無紡布，干燥后得到所述柔性溫度傳感材料。采用超聲焊接法將復(fù)合無紡布浸入還原氧化石墨烯和碳納米管的混合溶液中超聲處理，得到負(fù)載均勻的基于石墨烯?碳納米管的柔性溫度傳感材料。并采用等離子處理法對復(fù)合無紡布進(jìn)行親水改性，以提高復(fù)合無紡布對石墨烯和碳納米管的負(fù)載能力。使得所制備的柔性溫度傳感材料內(nèi)部的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，從而提高了柔性溫度傳感材料的精度、靈敏度和穩(wěn)定性。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
柔性溫度傳感材料及其制備方法、柔性溫度傳感器
本專利技術(shù)涉及溫度傳感器
，具體而言，涉及柔性溫度傳感材料及其制備方法、柔性溫度傳感器。
技術(shù)介紹
溫度作為一個基本的物理參數(shù)，為了檢測人體生理活動，在不同的時間空間是可變的，例如在人體和環(huán)境之間的熱傳遞。精準(zhǔn)而實時檢測溫度變化，而不考慮復(fù)雜環(huán)境下大形變，這都為構(gòu)建智能醫(yī)療系統(tǒng)提供可能性。傳統(tǒng)的溫度傳感器大多采用金屬和半導(dǎo)體材料制備而成，它們的性能較為穩(wěn)定，應(yīng)用也較為廣泛。但是，由金屬和半導(dǎo)體材料制成的溫度傳感器不僅過于笨重，不夠輕巧，難與皮膚貼合，若是應(yīng)用在柔性領(lǐng)域較為困難。柔性溫度傳感器采用柔性材料制備而成，其具有結(jié)構(gòu)靈活，可任意彎曲、拉伸甚至折疊的優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于人體運(yùn)動檢測、電子皮膚、醫(yī)療監(jiān)護(hù)以及結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測等方面。然而，現(xiàn)有技術(shù)中的柔性溫度傳感器存在精度和靈敏度低，穩(wěn)定性差等問題。有鑒于此，特提出本專利技術(shù)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的第一目的在于提供一種柔性溫度傳感材料的制備方法，采用超聲焊接法將復(fù)合無紡布浸入還原氧化石墨烯和碳納米管的混合溶液中超聲處理，得到負(fù)載均勻的基于石墨烯-碳納米管的柔性溫度傳感材料。并采用等離子處理法對復(fù)合無紡布進(jìn)行親水改性，以提高復(fù)合無紡布對石墨烯和碳納米管的負(fù)載能力。使得所制備的柔性溫度傳感材料內(nèi)部的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，從而提高了柔性溫度傳感材料的精度、靈敏度和穩(wěn)定性。本專利技術(shù)的第二目的在于提供一種柔性溫度傳感材料，通過采用包括依次連接的PET無紡布、木漿無紡布和PET無紡布的具有三明治結(jié)構(gòu)的復(fù)合無紡布，在提高了柔性溫度傳感材料的柔性和貼合性的同時，還提高了柔性溫度傳感材料的耐高溫性、彈性、耐磨性和機(jī)械強(qiáng)度。本專利技術(shù)的第三目的在于提供一種柔性溫度傳感器，這種柔性溫度傳感器不僅具有較好的柔性、貼合性、親膚性、彈性、耐高溫性、耐磨性和機(jī)械強(qiáng)度，還具有較高的精度、靈敏度和穩(wěn)定性，可廣泛推廣使用。為了實現(xiàn)本專利技術(shù)的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：一種柔性溫度傳感材料的制備方法，包括如下步驟：將經(jīng)過等離子處理的復(fù)合無紡布浸入還原氧化石墨烯和碳納米管的混合溶液中，對所述混合溶液超聲處理，取出所述復(fù)合無紡布，干燥后得到所述柔性溫度傳感材料。本專利技術(shù)提供的柔性溫度傳感材料的制備方法，采用超聲焊接法，通過將復(fù)合無紡布浸入還原氧化石墨烯和碳納米管的混合溶液中進(jìn)行超聲，得到了負(fù)載均勻的基于石墨烯-碳納米管的柔性溫度傳感材料。并且，通過采用等離子處理法對復(fù)合無紡布進(jìn)行親水改性，提高了復(fù)合無紡布對石墨烯和碳納米管的負(fù)載能力。使得所制備的柔性溫度傳感材料內(nèi)部的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，從而提高了柔性溫度傳感材料的精度、靈敏度和穩(wěn)定性。優(yōu)選的，所述等離子處理的氣體流量為200～220sccm，功率為200～220W。本專利技術(shù)通過將復(fù)合無紡布進(jìn)行等離子處理，使復(fù)合無紡布表面的氫鍵被氧鍵所替代，形成大量的自由價電子，這些電子可以增強(qiáng)復(fù)合無紡布與還原氧化石墨烯和碳納米管的結(jié)合能力。更優(yōu)選的，所述等離子處理的氣體流量為205～215sccm，還可以選擇207sccm、209sccm、212sccm或214sccm。更優(yōu)選的，所述等離子處理的功率為205～215W，還可以選擇207W、209W、212W或214W。優(yōu)選的，所述等離子處理的氣體包括氧氣、氮?dú)夂蜌鍤庵械囊环N，更優(yōu)選為氧氣。采用氧氣等離子處理可以進(jìn)一步提高復(fù)合無紡布表面活性。優(yōu)選的，所述等離子處理的時間為0.5～10min，更優(yōu)選為1～5min；還可以選擇2min、3min或4min。優(yōu)選的，所述等離子處理之前，還包括依次采用丙酮、乙醇和水對所述復(fù)合無紡布進(jìn)行清洗的步驟。優(yōu)選的，所述清洗的步驟具體包括：將所述復(fù)合無紡布依次浸入丙酮、無水乙醇和去離子水中，超聲20～40min，優(yōu)選的超聲時間為25～35min，還可以選擇27min、29min、32min或34min。優(yōu)選的，所述超聲的功率為60～70W。將復(fù)合無紡布浸入丙酮、乙醇和水中進(jìn)行超聲處理，能夠除去生產(chǎn)和運(yùn)輸過程中產(chǎn)生的油污和雜質(zhì)。優(yōu)選的，所述超聲處理的頻率為20～40kHz，更優(yōu)選為25～35kHz；還可以選擇23kHz、27kHz、29kHz、31kHz、33kHz或37kHz。優(yōu)選的，所述超聲的時間為30～90min，更優(yōu)選為40～80min；還可以選擇35min、42min、45min、48min、54min、57min、60min、65min、69min、75min、77min、82min或86min。優(yōu)選的，所述復(fù)合無紡布包括依次連接的PET無紡布、木漿無紡布和PET無紡布。本專利技術(shù)提供的木漿無紡布具有良好的吸水性和柔軟性。本專利技術(shù)提供的PET無紡布具有價格低廉，耐高溫和耐磨性好，彈性和機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點。本專利技術(shù)通過在具有良好柔軟性的木漿纖維水刺無紡布的兩側(cè)分別固定價格低廉、耐高溫好、耐磨性好、彈性好、機(jī)械強(qiáng)度大的PET無紡布層，制成了三明治結(jié)構(gòu)的復(fù)合無紡布，在提高柔性溫度傳感材料的柔性和貼合性的同時，還提高了柔性溫度傳感材料的耐高溫性、彈性、耐磨性和機(jī)械強(qiáng)度。優(yōu)選的，所述復(fù)合無紡布采用水刺技術(shù)進(jìn)行加固纏結(jié)。所述的水刺技術(shù)是一種獨(dú)特的非織造加工技術(shù)。本專利技術(shù)通過水刺技術(shù)將PET無紡布和木漿無紡布相互纏結(jié)、抱合，提高了纖網(wǎng)的牢固度，進(jìn)而提高了復(fù)合無紡布的機(jī)械強(qiáng)度。優(yōu)選的，所述混合溶液中還包括表面活性劑。本專利技術(shù)提供的表面活性劑可以顯著降低混合液的表面張力，提高固、液之間的浸潤程度。優(yōu)選的，所述表面活性劑包括聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸和十二烷基硫酸鈉中的至少一種，更優(yōu)選為聚乙烯吡咯烷酮。本專利技術(shù)提供的聚乙烯吡咯烷酮是一種非離子型高分子化合物，將其加入還原氧化石墨烯和碳納米管的混合液中，能夠顯著降低混合液的表面張力，進(jìn)一步提高固、液之間的浸潤程度，進(jìn)而提高還原氧化石墨烯和碳納米管負(fù)載量。優(yōu)選的，所述混合溶液中，所述還原氧化石墨烯和所述碳納米管的質(zhì)量比為1:1～3:1，更優(yōu)選為1.5:1～2.5:1。采用上述范圍的質(zhì)量比，可以進(jìn)一步提高柔性溫度傳感材料的精度、靈敏度和穩(wěn)定性。優(yōu)選的，所述還原氧化石墨烯的質(zhì)量濃度為1～10g/L，更優(yōu)選為2～6g/L；還可以選擇1.2g/L、1.4g/L、1.6g/L、1.7g/L、1.8g/L、1.9g/L、2.1g/L、2.2g/L、2.3g/L、2.4g/L、2.5g/L、2.7g/L、2.9g/L、3.2g/L、3.5g/L、3.8g/L、4.1g/L、4.5g/L、5g/L、7g/L、8g/L或9g/L。優(yōu)選的，所述碳納米管的質(zhì)量濃度為0.5～10g/L，更優(yōu)選為1～5g/L；還可以選擇0.7g/L、0.8g/L、0.9g/L、1.1g/L、1.2g/L、1.3g/L、1.5g/L、1.7g/L、1.9g/L、2.1g/L、2.5g/L、2.9g/L、3.5g/L、4g本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
1.一種柔性溫度傳感材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：/n將經(jīng)過等離子處理的復(fù)合無紡布浸入還原氧化石墨烯和碳納米管的混合溶液中，對所述混合溶液超聲處理，取出所述復(fù)合無紡布，干燥后得到所述柔性溫度傳感材料。/n

【技術(shù)特征摘要】
1.一種柔性溫度傳感材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
將經(jīng)過等離子處理的復(fù)合無紡布浸入還原氧化石墨烯和碳納米管的混合溶液中，對所述混合溶液超聲處理，取出所述復(fù)合無紡布，干燥后得到所述柔性溫度傳感材料。


2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性溫度傳感材料的制備方法，其特征在于，所述等離子處理的氣體流量為200～220sccm，功率為200～220W；
優(yōu)選的，所述等離子處理的氣體包括氧氣、氮?dú)夂蜌鍤庵械囊环N，更優(yōu)選為氧氣；
優(yōu)選的，所述等離子處理的時間為0.5～10min，更優(yōu)選為1～5min；
優(yōu)選的，所述等離子處理之前，還包括依次采用丙酮、乙醇和水對所述復(fù)合無紡布進(jìn)行清洗的步驟。


3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性溫度傳感材料的制備方法，其特征在于，所述超聲處理的頻率為20～40kHz，優(yōu)選為25～35kHz；
優(yōu)選的，所述超聲的時間為30～90min，更優(yōu)選為40～80min。


4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性溫度傳感材料的制備方法，其特征在于，所述復(fù)合無紡布包括依次連接的PET無紡布、木漿無紡布和PET無紡布；
優(yōu)選的，所述復(fù)合無紡布采用水刺技術(shù)進(jìn)行加固纏結(jié)。


5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性溫度傳感材料的制備方法，其特征在于，所述混合溶液中還包括表面活性劑；
優(yōu)選的，所述表面活性劑包括聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基苯磺酸和十二烷基硫酸鈉中的至少一種，更優(yōu)選為聚乙烯吡咯烷酮。


6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性溫度傳感材料的制備方法，其特征在于，所述混合...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：秦扶桑，王軒榮，孫利忠，于斌，朱斐超，
申請(專利權(quán))人：杭州誠品實業(yè)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：浙江;33