[发明专利]一种三维石墨烯/碳纳米管气凝胶及其制备方法和应用、柔性传感器

权利要求书

1.一种三维石墨烯/碳纳米管气凝胶，其特征在于，包括三维石墨烯气凝胶，分散在所述三维石墨烯气凝胶中的碳纳米管、金属离子和阴离子表面活性剂；

所述三维石墨烯/碳纳米管气凝胶的密度为1~10mg/cm³；

所述三维石墨烯/碳纳米管气凝胶的制备方法包括以下步骤：

将金属盐水溶液、阴离子表面活性剂水溶液、碳纳米管和氧化石墨烯混合，进行水热自组装反应，得到氧化石墨烯/碳纳米管水凝胶；

将所述氧化石墨烯/碳纳米管水凝胶、还原剂和乙酸混合，进行还原反应，得到三维石墨烯/碳纳米管气凝胶。

2.根据权利要求1所述的三维石墨烯/碳纳米管气凝胶，其特征在于，所述金属离子包括钙离子、镁离子、铁离子、钡离子和铜离子中的一种或几种；

所述碳纳米管和三维石墨烯气凝胶的质量比为（8~10）：（30~400）；

所述碳纳米管的质量和金属离子的物质的量之比为（8~10）g：（0.5~10.5）mmol；

所述阴离子表面活性剂为十二烷基盐；

所述金属离子和阴离子表面活性剂的摩尔比为（0.5~10.5）：（10~30）。

3.权利要求1或2所述的三维石墨烯/碳纳米管气凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将金属盐水溶液、阴离子表面活性剂水溶液、碳纳米管和氧化石墨烯混合，进行水热自组装反应，得到氧化石墨烯/碳纳米管水凝胶；

将所述氧化石墨烯/碳纳米管水凝胶、还原剂和乙酸混合，进行还原反应，得到三维石墨烯/碳纳米管气凝胶。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述金属盐水溶液的浓度为0.05~1.0mol/L；

所述阴离子表面活性剂水溶液的浓度为0.1~1.5mol/L。

5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述水热自组装反应的温度为160~190℃，时间为10~20h。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述还原剂包括氢碘酸、肼、氢溴酸和盐酸中的一种或几种。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述还原反应的温度为50~70℃，时间为2~4h。

8.权利要求1~2任一项所述的三维石墨烯/碳纳米管气凝胶或权利要求3~7任一项所述制备方法制备得到的三维石墨烯/碳纳米管气凝胶在柔性传感器中的应用。

9.一种柔性传感器，其特征在于，包括封装材料和位于所述封装材料内依次层叠的第一电极片、第一导电层、三维石墨烯/碳纳米管气凝胶、第二导电层和第二电极片；所述第一电极片和第二电极片连接有导线；

所述三维石墨烯/碳纳米管气凝胶为权利要求1~2任一项所述的三维石墨烯/碳纳米管气凝胶或权利要求3~7任一项所述制备方法制备得到的三维石墨烯/碳纳米管气凝胶。

10.根据权利要求9所述的柔性传感器，其特征在于，所述第一电极片和第二电极片的材质独立地包括铜、金、银或铝；

所述第一导电层和第二导电层的材质独立地包括金或银；所述第一导电层和第二导电层的厚度独立地为0.1~0.5mm；

所述三维石墨烯/碳纳米管气凝胶的厚度为3~6mm。