[发明专利]一种导电石墨烯/聚二甲基硅氧烷纳米复合材料的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种导电石墨烯/聚二甲基硅氧烷纳米复合材料的制备方法及其应用，属于复合材料制备的技术领域。包括以下步骤：步骤101、以聚二甲基硅氧烷为基料，与固化剂按照质量比为（8‑12）:1混合搅拌18‑25分钟，得到二甲基硅氧烷聚合物；步骤102、在上述聚合物中加入石墨烯填料，并用行星离心式混合机搅拌消泡3‑5分钟，得到石墨烯‑二甲基硅氧烷聚合物；步骤103、将所述石墨烯‑二甲基硅氧烷聚合物用超声波分散18‑25分钟，并于真空干燥箱内消泡形成均匀的流体。本发明采用超声分散和高速搅拌的方法制备了石墨烯/聚二甲基硅氧烷复合浆料，通过石墨烯与聚二甲基硅氧烷薄膜的杂化，获得了石墨烯/聚二甲基硅氧烷复合材料的导电性能。

技术领域

本发明属于复合材料制备的技术领域，特别是涉及一种导电石墨烯/聚二甲基硅氧烷纳米复合材料的制备方法及其应用。

背景技术

导电填料和聚合物基体的可拉伸导电材料由于其在应变传感器、柔性电极、电子皮肤、柔性机器人和人体运动监测系统中的应用，近年来引起了广泛的关注。构建复合应变传感器的一种方法是在适当的弹性基体中加入导电填料，如金属、石墨烯、短切碳纤维和碳纳米管制备可拉伸的导电材料，所述导电填料包括PDMS、硅橡胶、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、环氧树脂，热塑性聚氨酯（TPU），聚碳酸酯（PC）。在可拉伸导电材料中，导电填料提供导电性，而弹性基底提供材料拉伸性能。将高填充量（即高渗透阈值）引入弹性基体，制成应变传感器。高填充量在弹性基底中提供密集的导电路径，导致力学性能差、散热性能差，从而造成灵敏度低。

发明内容

本发明为解决上述背景技术中存在的技术问题，提供一种导电石墨烯/聚二甲基硅氧烷纳米复合材料的制备方法及其应用。

本发明采用以下技术方案来实现：一种导电石墨烯/聚二甲基硅氧烷纳米复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤101、以聚二甲基硅氧烷为基料，与固化剂按照质量比为（8-12）:1混合搅拌18-25分钟，得到二甲基硅氧烷聚合物；

步骤102、在上述聚合物中加入石墨烯填料，并用行星离心式混合机搅拌消泡3-5分钟，得到石墨烯-二甲基硅氧烷聚合物；

步骤103、将所述石墨烯-二甲基硅氧烷聚合物用超声波分散18-25分钟，并于真空干燥箱内消泡形成均匀的流体。

在进一步的实施例中，所述固化剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺、二乙胺基丙胺中的一种或几种。

在进一步的实施例中，所述石墨烯-二甲基硅氧烷聚合物中石墨烯的浓度为5-40%。

一种使用如上所述的制备方法制备出来的导电石墨烯/聚二甲基硅氧烷纳米复合材料在传感器制作中的应用，所述传感器的制作方法具体包括以下步骤：

步骤401、以聚对苯二甲酸乙二醇酯为下基材；

步骤402、采用旋涂法将聚二甲基硅氧烷旋涂在所述下基材的上表面，在下基材的上表面处构成下基板，固化；

步骤403、在基板上固定模具，将制备得到的流体注入到模具内，于100-120℃下加热15-20分钟后，脱模，下基板上形成了石墨烯-二甲基硅氧烷聚合物夹层，且该夹层的底部嵌入到所述下基板内；

步骤404、用导电胶将铜电极粘合在夹层；

步骤405、以聚对苯二甲酸乙二醇酯为上基材，采用旋涂法将聚二甲基硅氧烷旋涂在所述下基材的下表面，固化；

步骤406、在所述基材的下表面处构成上基板，将上述的夹层连带下基板倒扣在所述上基材上，随后随后在80-150℃下加热10-25min，构成带有夹层的传感器；所述夹层的与所述上基材向邻近的一面嵌入在所述上基板内。

在进一步的实施例中，所述石墨烯-二甲基硅氧烷聚合物夹层的结构如下，包括：