[发明专利]具有角度识别功能的柔性传感器的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有角度识别功能的柔性传感器的制备方法，主要包括制备V型银纳米线及导电油墨，通过丝网印刷印制传感器三个过程。首先通过多元醇还原法制备V型银纳米线，然后使用该银纳米线配置水性导电油墨，最后通过丝网印刷的方式将导电油墨转移到聚对苯二甲酸乙二醇酯上得到具有不同几何图案的柔性传感器。该传感器具有良好的导电性能和对弯曲角度识别能力，并且具备优异的机械循环性能和稳定性。通过本方法还可以制备图案化的柔性传感器，可直接印刷或附着在智能显窃启包装和共享包装上，监测包装的开启状态。本发明方法具有低成本、制备工艺简单等优势，有助于提升智能显窃启包装和共享包装的安全性和可靠性。

技术领域

本发明属于纳米材料和功能器件技术领域，涉及一种具有角度识别功能的柔性传感器的制备方法。

背景技术

随着智能包装技术的日益发展，智能包装及用于改善快递包装环境污染和资源浪费问题的共享包装受到了越来越多研究者的关注。为了加强智能包装和共享包装的安全性和可靠性，传感器成为这些包装中不可或缺的重要器件。其中，通过印刷电子技术，将一些在液体中分散性好或可溶性的材料进行印刷图案化从而实现电子元器件的制备，具有低能耗、低耗材、绿色环保、柔性强、设备投资低、制备工艺相对简单等技术上的优点，可实现传统电子产品的大面积批量化制造，在智能包装和共享包装中有广泛的应用前景。目前，对于频发的快递包装及贵重物品包装被送达至收件人之前被私自窃取的事件，能够监测包装开启状态的或能够在到达收件人时显示包装开启状态的智能显窃启包装成为解决此类问题的方案之一，这种智能包装类型对能够监测包装开启角度传感器的需求十分迫切。这种角度识别传感器通常是通过受到弯曲应力时其电阻或电容的变化来反映传感器当前的弯曲角度状态，属于柔性应力传感器。在这种柔性应力传感器的制备方法中，由于多数传感器通过滴涂或旋涂导电填料到柔性基底材料上，再通过构造特殊的多层结构来制备，其制备过程及结构的复杂性使得传感器容易在应用过程中受到损伤而影响其性能表现。柔性应力传感器的传感性能还受导电填料和基底材料自身性质的影响，较高导电性和稳定性的导电填料及基地材料有利于提升传感器传感性能的灵敏度和可靠性，这为制备具有高性能的传感器提供了现实基础。在制备工艺方面，使用更为成熟的丝网印刷技术能够以更为简单的、成本更低的方式快速制备柔性传感器，能够满足简化制备工艺、快速批量化生产的需求。因此，可以通过改进导电填料的微观形貌提升其导电性和稳定性，采用与基材黏附力较好的导电油墨增强传感器的可靠性，使用简便的丝网印刷方式替代复杂的制备工艺从而制备具有高性能的角度识别功能的柔性传感器。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种具有角度识别功能的柔性传感器的制备方法，其目的是通过制备一种V型结构的银纳米线，配置出具有良好印刷适性和电学性能的银纳米线导电油墨，然后通过丝网印刷的方式将该导电油墨印刷在聚对苯二甲酸乙二醇酯表面，以制备具有角度识别功能的柔性传感器，这种柔性传感器具有角度识别功能，可用于智能显窃启包装及共享包装，实现包装开启状态的监测功能。

为实现上述目的，本发明提供的具有角度识别功能的柔性传感器的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)取1.665g聚乙烯吡咯烷酮(PVP,M_W≈360000)加入到95mL的乙二醇溶液中，在磁力搅拌下混合均匀得到溶液A；

(2)取0.01514g二水合氯化铜溶解到40mL的乙二醇溶液中得到溶液B；

(3)取1.7g的硝酸银在磁力搅拌下溶解到100mL的乙二醇溶液中得到溶液C；

(4)取5mL的溶液B加入到溶液A中并混合均匀，之后将混合均匀的溶液逐滴滴加到溶液C中，在磁力搅拌下混合均匀得到溶液D；

(5)将溶液D倒入250mL聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，放入恒温烘箱在160℃下反应3h，待冷却至室温后，使用无水乙醇对反应产物进行超声清洗，并低速离心5min，反复5次即可得到纯净的V型银纳米线，将其分散在无水乙醇中备用；