【CN109990695A】一种柔性石墨烯基压阻传感器及其制备方法【专利】

(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 (43)申请公布日 (21)申请号 201910347758.5

(22)申请日 2019.04.28

(71)申请人 中南大学

地址 410083 湖南省长沙市岳麓区麓山南

路932号

(72)发明人 卫军　吴志强　董荣珍　祝学真　

孙鼎浩　

(74)专利代理机构 长沙市融智专利事务所(普

通合伙) 43114

代理人 颜勇

(51)Int.Cl.

G01B 7/16(2006.01)

(54)发明名称一种柔性石墨烯基压阻传感器及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种柔性石墨烯基压阻传感器，包括柔性聚合物基底层、石墨烯-聚合物复合层、金属电极和聚合物保护层，所述石墨烯-聚合物复合层置于柔性聚合物基底层和保护层之间，所述金属电极连接在石墨烯-聚合物复合层顶面的两端；所述石墨烯-聚合物复合层包括两层，下层为石墨烯扩散于经有机溶剂溶胀的柔性聚合物基底层而形成的石墨烯-聚合物复合层上层；上层为涂覆聚合物保护层时聚合物渗透填塞石墨烯多孔网状结构薄膜中的孔隙而形成的石墨烯-聚合物复合层下层。本发明的柔性石墨烯基压阻传感器，柔韧性好、量程大、灵敏度高、压阻

重复性好且能耐久使用。权利要求书2页 说明书6页 附图3页CN 109990695 A 2019.07.09

C N 109990695

A

权　利　要　求　书1/2页CN 109990695 A

1.一种柔性石墨烯基压阻传感器，其特征在于：包括柔性聚合物基底层、石墨烯-聚合物复合层、金属电极和聚合物保护层，所述石墨烯-聚合物复合层置于柔性聚合物基底层和保护层之间，所述金属电极连接在石墨烯-聚合物复合层顶面的两端；

所述石墨烯-聚合物复合层包括两层，下层为石墨烯扩散于经有机溶剂溶胀的柔性聚合物基底层而形成的石墨烯-聚合物复合层下层；上层为涂覆聚合物保护层时聚合物渗透填塞石墨烯多孔网状结构薄膜中的孔隙而形成的石墨烯-聚合物复合层上层。

2.根据权利要求1所述的柔性石墨烯基压阻传感器，其特征在于：所述柔性聚合物基底层和聚合物保护层由橡胶类聚合物、聚烯烃类聚合物或树脂类聚合物构成；

所述的橡胶类聚合物为硅橡胶、天然橡胶、丁基橡胶或丁苯橡胶；所述的聚烯烃类聚合物为聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯或聚苯乙烯；所述的树脂类聚合物为环氧树脂、丙烯酸酯或酚醛树脂。

3.根据权利要求1所述的柔性石墨烯基压阻传感器，其特征在于：所述的柔性聚合物基底层的厚度为0.05～2.00mm，石墨烯-聚合物复合层的厚度为0.5～50μm，聚合物保护层的厚度为0.05～2.00mm。

4.根据权利要求1所述的柔性石墨烯基压阻传感器，其特征在于：所述石墨烯-聚合物复合层上层与石墨烯-聚合物复合层下层的厚度比为1:1～10:1。

5.根据权利要求1所述的柔性石墨烯基压阻传感器，其特征在于：所述的石墨烯为单层、少层或多层石墨烯纳米粉末，石墨烯厚度为1～8nm，片层直径为0.5～50μm，层数为1～10层。

6.根据权利要求1所述的柔性石墨烯基压阻传感器，其特征在于：所述石墨烯多孔网状结构薄膜中的孔隙率为10％～20％。

7.根据权利要求1所述的柔性石墨烯基压阻传感器，其特征在于：所述的金属电极为金、银、铜、铝或者铂。

8.权利要求1-7任一项所述的柔性石墨烯基压阻传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将聚合物液体均匀涂布于模具上，固化形成柔性聚合物基底层；

(2)将改性石墨烯纳米粉末分散于有机溶剂中，得到稳定的石墨烯分散液；

(3)将石墨烯分散液涂覆于柔性聚合物基底层上，石墨烯扩散于经有机溶剂溶胀的柔性聚合物基底层而形成石墨烯-聚合物复合层下层，去除有机溶剂后，剩余石墨烯吸附沉积后形成多孔网状结构的石墨烯薄膜；

(4)在石墨烯薄膜两端的上方连接金属电极；

(5)将聚合物液体均匀涂覆于石墨烯薄膜上方，聚合物渗透填塞石墨烯多孔网状结构薄膜中的孔隙形成石墨烯-聚合物复合层上层，同时剩余的聚合物固化形成聚合物保护层。

9.根据权利要求8所述的柔性石墨烯基压阻传感器的制备方法，其特征在于：步骤(1)和(6)中，所述的聚合物用量为50～1500g/m2；

步骤(2)中，所述的改性石墨烯的改性剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷和十六烷基三甲基溴化铵；

步骤(2)中，所述的有机溶剂为甲苯、二甲苯、正丁醇、N-甲基吡咯烷酮和N,N-二甲基甲酰胺中的至少一种；

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