[发明专利]一种可穿戴的柔性应力传感器及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种可穿戴柔性应力传感器，包含基底材料和导电层，其特征在于该导电层是通过丝网印刷基于多元功能复合材料的胶体油墨制备而成的，其中基于多元功能复合材料的胶体油墨原料的质量组成为：

一维金属纳米线 0.87-15%；

二维无机纳米片层材料 0.2-5%;

高分子螯合剂 0.02-1%；

高价金属离子 0.01-0.1%

水或有机醇类溶剂 78.9-98.8%

上述组份之和为100%;

所述的基底包括弹性聚氨酯系列：4055IC、1565IC、4037IC、B-780、4030、4040，Clearflex 30、Clear flex 50、Clear flex 95；以及聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚4-甲基戊烯、聚乙烯醇、棉布或丝绸；

所述的多元功能复合材料的胶体油墨的制备方法包括以下步骤：

1) 按计量称取二维无机纳米片，加入去离子水，超声分散得到二维无机纳米片的分散液并调节酸碱度至中性；

2) 向步骤1)所得分散液中加入高分子螯合剂和高价金属离子，充分搅拌使其混合均匀；

3) 向步骤2)所得混合液中加入金属纳米线，超声振荡使其分散均匀，通过微孔滤膜抽滤或者高速离心方法收集所得复合物，并用去离子水清洗多次，除去杂质，得到复合物；

4) 将在步骤3)中所得到的复合物加入去离子水或有机醇类溶剂，超声、振荡之后得到分散性良好的导电功能性油墨。

2.根据权利要求1所述的可穿戴柔性应力传感器，其特征在于所述一维金属纳米线是指金、银、铜、镍、铂、钯、铝金属纳米线中的一种，或两种,或两种以上组成的合金的金属纳米线；所述金属纳米线的直径为10-200纳米，长度为5-150微米。

3.根据权利要求1所述的可穿戴柔性应力传感器，其特征在于所述二维无机纳米材料是指单层或寡层氧化石墨烯，或单层或寡层二维过渡金属碳化物，或氮化物中的一种或两种；

所述的单层或寡层氧化石墨烯是指分子骨架有六角形晶格排列的单层石墨烯原子组成的，含有大量有机含氧官能团，包括羟基、羧基、环氧基、羰基的二维平面材料，单片面积大小在1µm²到100µm²之间，厚度为0.3-5nm之间，采用化学氧化方法制备；

所述的二维过渡金属碳化物或氮化物是指具有类似石墨烯的二维结构, 其化学通式是M_n+1X_nT_z, n = 1, 2, 3；通过化学液相法选择性蚀刻掉MAX相中的A元素得到相应的MXene相，其中M代表钪、钛、钒、铬、锆、铌、钼、铪、钽、钨过渡金属元素，A代表铝、硅、磷、硫、镓、锗、砷、镉、铟、锡、铊、铅元素，X代表碳或者氮元素，T为表面链接的-F、-OH、=O活性官能团；

所述二维过渡金属碳化物或氮化物是指Ti₂CT_x、V₂CT_x、Nb₂CT_x、Mo₂CT_x、(Ti,V)₂CT_x、(Ti,Nb)₂CT_x、Ti₃C₂T_x、Ti₃(C,N)₂T_x、Zr₃C₂T_x、(Ti,V)₃C₂T_x、(Cr,V)₃C₂T_x、(Mo₂Ti)C₂T_x、(Cr₂Ti)C₂T_x、Ti₄N₃T_x、Nb₄C₃T_x、Ta₄C₃T_x、(Ti,Nb)₄C₃T_x、(Nb,Zr)₄C₃T_x、(Mo₂Ti₂)C₃T_x相中的一种，其中T表示面链接的-F、-OH、=O活性官能团,x代表表面官能团的数目。