[发明专利]一种柔性压阻传感器及其应用

权利要求书

1.一种柔性压阻传感器，其特征在于，包括PDMS薄膜以及嵌入在PDMS薄膜内的三维互连石墨烯微通道；所述三维互连石墨烯微通道的内壁上分布有贵金属纳米粒子；

所述贵金属纳米粒子选自银纳米粒子、金纳米粒子或铂纳米粒子；

所述柔性压阻传感器由以下方法制备：

（1）以CH₄为碳源、H₂为还原气体、N₂为保护气体，通过化学气相沉积法在泡沫镍片上沉积多层石墨烯纳米层，得到石墨烯涂层的多孔泡沫镍片；

（2）将PDMS溶液旋涂在步骤（1）得到的石墨烯涂层的多孔泡沫镍片上，固化烘干，得到包覆石墨烯涂层的多孔泡沫镍片的PDMS薄膜；

（3）在FeCl₃溶液中滴入盐酸溶液，搅拌至呈橙色得到腐蚀液，将步骤（2）得到的包覆石墨烯涂层的多孔泡沫镍片的PDMS薄膜的边缘切开，暴露出被包裹的泡沫镍，并将其置于腐蚀液中直至腐蚀液变绿，取出后用去离子水洗涤得到三维互联石墨烯微通道嵌入式PDMS薄膜；

（4）将步骤（3）得到的三维互联石墨烯微通道嵌入式PDMS薄膜置于贵金属的盐溶液中，水浴加热并间歇加入柠檬酸钠溶液，直至贵金属的盐溶液变为无色，取出后得到柔性压阻PDMS薄膜；

（5）在步骤（4）得到的柔性压阻PDMS薄膜的上下两面涂覆银纳米线导电油墨，干燥后得到柔性压阻传感器。

2.权利要求1所述的柔性压阻传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）以CH₄为碳源、H₂为还原气体、N₂为保护气体，通过化学气相沉积法在泡沫镍片上沉积多层石墨烯纳米层，得到石墨烯涂层的多孔泡沫镍片；

（2）将PDMS溶液旋涂在步骤（1）得到的石墨烯涂层的多孔泡沫镍片上，固化烘干，得到包覆石墨烯涂层的多孔泡沫镍片的PDMS薄膜；

（3）在FeCl₃溶液中滴入盐酸溶液，搅拌至呈橙色得到腐蚀液，将步骤（2）得到的包覆石墨烯涂层的多孔泡沫镍片的PDMS薄膜的边缘切开，暴露出被包裹的泡沫镍，并将其置于腐蚀液中直至腐蚀液变绿，取出后用去离子水洗涤得到三维互联石墨烯微通道嵌入式PDMS薄膜；

（4）将步骤（3）得到的三维互联石墨烯微通道嵌入式PDMS薄膜置于贵金属的盐溶液中，水浴加热并间歇加入柠檬酸钠溶液，直至贵金属的盐溶液变为无色，取出后得到柔性压阻PDMS薄膜；

（5）在步骤（4）得到的柔性压阻PDMS薄膜的上下两面涂覆银纳米线导电油墨，干燥后得到柔性压阻传感器。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，化学气相沉积的温度为1028-1300℃，时间为15-30min。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述PDMS溶液的制备方法为：将PDMS前体与固化剂以质量比为10:1混合搅拌，然后放入真空室以去除溶解气体；所述真空室的温度为25℃，放置时间为10-20min。

5. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述旋涂的涂覆速度为1000-2000 rpm；所述固化烘干的温度为90℃，固化烘干的时间为15min。

6. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述FeCl₃溶液的浓度为5-7mol/mL。

7. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，所述贵金属的盐溶液的浓度为5-7 mmol/mL；所述水浴加热的温度为90-95℃，时间为15-30min。

8. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤（5）中，所述银纳米线导电油墨由以下方法制备：将盐溶解在多元醇中搅拌均匀，得到盐溶液；取分子量为58000 ~1300000的聚乙烯吡咯烷酮在室温下混合溶于多元醇中，得到聚乙烯吡咯烷酮多元醇溶液；将硝酸银晶体在室温下混合溶于多元醇中，得到硝酸银多元醇溶液；依次加入盐溶液、聚乙烯基吡咯烷酮多元醇溶液和硝酸银多元醇溶液，加热并搅拌3小时，得到银纳米线导电油墨。