[发明专利]柔性压力传感器用导电碳浆及其制备方法和压力传感器

说明书

本发明涉及一种柔性压力传感器用导电碳浆及其制备方法和压力传感器，以质量百分含量计，该导电碳浆的原料配方包括以下组分：石墨烯1~25%、碳纳米管0.04~1.5%、分散剂0.001~1%、油性树脂5~45%、增稠剂1~10%、偶联剂0.01~5%、第一溶剂25~70%和第二溶剂20~40%。本发明的导电碳浆通过在树脂体系中添加石墨烯片和少量的碳纳米管，配合分散剂、偶联剂和增塑剂的使用，使得制备的导电碳浆具有高灵敏性、高稳定性、最低检测极限低、耐弯折、与柔性基底间粘附力强等优点。在压力作用下，固化后的导电碳浆树脂体系中的石墨烯与碳纳米管所构成的导电网络发生变化，已固化的导电碳浆电阻增大，压力敏感性高，可感知微小压力变化。

技术领域

本发明属于柔性压力传感器用导电碳浆技术领域，具体涉及一种柔性压力传感器用导电碳浆及制备方法和压力传感器。

背景技术

柔性压力传感器具有良好的柔韧性、延展性、甚至可自由弯曲甚至折叠，而且结构形式灵活多样，可根据测量条件的要求任意布置，能够非常方便地对复杂被测量对象进行检测。柔性压力敏感材料则是柔性压力传感器技术开发的关键因素。目前，柔性压力传感器中敏感材料存在稳定性不好、灵敏度不高、最低检测极限高、耐弯折性不佳、与柔性基底粘附力不足等问题。

如中国专利CN109785995A提供了一种用于制备柔性压阻式传感器的多孔导电浆料，利用粒径可调的牺牲性模板制备多孔导电浆料，增加了导电浆料成膜后的纳米孔或微米孔数量，在应力作用下，孔周围的导电颗粒相互接触，有效降低材料的电导率，从而与导电颗粒协同提升柔性压阻式传感器的灵敏度，然而其稳定性和耐折弯性未知，有待考察。

中国专利CN104262967A公开了一种用于压力传感器中的敏感材料，该敏感材料具有较好的稳定性和灵敏性，然而其耐折弯性未涉及，有待考察。

中国专利CN104558701A利用新型组装方法制备了一种具体层状微观结构的石墨烯超弹性宏观材料，该材料具有较好的力学回弹特性和压力敏感性，然而该材料的稳定性和与柔性基底粘附力未知，有待考擦。

中国专利CN109637697A公开了一种石墨烯导电浆料及其制备方法，该方法包括将分散剂和溶剂进行混合处理得到混合液，以使所述分散剂和所述溶剂混合均匀；向所述混合液中加入石墨烯、碳纳米管以及粘结剂得到第一预混料；将所述第一预混料进行搅拌和超声分散得到第二预混料；将所述第二预混料进行研磨处理，得到导电浆料；将所述导电浆料进行超声分散得到所述石墨烯导电浆料。该方法简单可行，不会破坏石墨烯和碳纳米管的结构，制得的石墨烯浆料具有较少的团聚现象和优良的导电性能，性质稳定均一，适合大规模工业化生产。然而该导电浆料是针对电极材料进行开发的，完全不涉及压力敏感性和折弯性能，且从导电浆料的配方来看，该导电浆料也不适用于制备柔性压力传感器上。

总之，目前的柔性压力传感器中的敏感材料存在稳定性不好、灵敏度不高、最低检测极限高、耐折弯性不佳或与柔性基底间粘附力不足等问题。如有的材料灵敏度高，但耐折弯性不佳；有的材料耐折弯性好，但灵敏度或稳定性不高。目前还没有一种材料能够很好的满足稳定性、灵敏度、耐折弯性、最低检测极限低及与柔性基底间粘附力好等综合性能要求。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足而提供一种新的柔性压力传感器用导电碳浆及其制备方法，该导电碳浆具有高灵敏性、耐折弯、高稳定性、与柔性基底间粘附力强等优异的综合性能。

本发明还提供一种柔性压力传感器。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种柔性压力传感器用导电碳浆，以质量百分含量计，所述导电碳浆的原料配方包括以下组分：

根据本发明的一些优选实施方式，以质量百分含量计，所述导电碳浆的原料配方包括以下组分：