[发明专利]一种极端环境耐受型高灵敏度应变传感器的制备方法

说明书

本发明的一种极端环境耐受型高灵敏度应变传感器的制备方法，包括：将蒸馏水加入到聚乙烯醇中，先溶胀然后搅拌加热直至聚乙烯醇完全溶解，制得聚乙烯醇凝胶，冷却到室温备用；将甘油溶液滴加至聚乙烯醇溶液中，搅拌均匀，制得聚乙烯醇/甘油混合溶液；将PEDOT:PSS水溶液滴加到聚乙烯醇/甘油溶液中，迅速搅拌均匀，得到聚3,4‑乙烯二氧噻吩：聚苯乙烯磺酸/聚乙烯醇/甘油的混合溶液；用注射器，将所得混合溶液快速注入毛细管中，再低温反复冷冻‑解冻，将凝胶纤维从玻璃毛细管中取出，室温晾干后制得PEDOT:PSS@PVA水凝胶纤维，即为极端环境耐受型的高灵敏应变传感器。本发明的一种极端环境耐受型高灵敏度应变传感器的制备方法，工艺简单、成本低，极端环境耐受性好。

技术领域

本发明涉及应变传感器技术领域，具体涉及一种极端环境耐受型高灵敏度应变传感器的制备方法。

背景技术

柔性可穿戴电子器件的快速发展，引起了对柔性传感器的研究热潮，柔性高分子基柔性传感器由于超高的拉伸性、生物相容性和高可塑性备受关注。但目前常见的柔性传感器大多数只能在室温条件下工作，且难以适应极端寒冷或干燥的环境。

若要传感器在极端寒冷和干燥的环境下正常工作，就需要这类传感器在极低温度下仍有较高的可拉伸性和机械强度，同时还能保证较高的灵敏度。可以通过添加无机盐或有机溶剂的方法(CN202110838025.9；Adv.Funct.Mater.2021，2101696)降低传感器的最低耐受温度，但这类传感器存在机械强度低、耐受温度性差以及灵敏度低等缺陷。通过多组分交联降低传感器的最低耐受温度的同时提高机械强度(Biomacromolecules，2021，22，1220-1230.；ChemEngJ，2021，403，126431-126445.；ACSAppl.Mater.Interfaces，2019，11，9405-9414.)，但这类传感器的灵敏度有限，难以用于精细的生理信号检测，目前可用于极端环境的高灵敏度应变传感器仍有缺失。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种工艺简单、成本低，极端环境耐受型的高灵敏应变传感器的制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种极端环境耐受型高灵敏应变传感器高的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，将蒸馏水加入到聚乙烯醇中，先溶胀然后搅拌加热直至聚乙烯醇完全溶解，制得聚乙烯醇凝胶，冷却到室温备用；

步骤2，将甘油溶液滴加至步骤1中制备的聚乙烯醇凝胶中，搅拌均匀，制得聚乙烯醇/甘油混合溶液；

步骤3，将聚(3，4-乙烯二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸水溶液，也即PEDOT:PSS水溶液滴加到步骤2中制备的聚乙烯醇/甘油混合溶液中，迅速搅拌均匀，得到聚(3，4-乙烯二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸/聚乙烯醇/甘油(PEDOT:PSS/PVA/GL)的混合溶液；

步骤4，用注射器，将步骤3中所得的混合溶液快速注入玻璃毛细管中，再低温反复冷冻-解冻，将制得的凝胶纤维从玻璃毛细管中取出，室温晾干后制得PEDOT:PSS@PVA水凝胶纤维，即为极端环境耐受型的高灵敏应变传感器

进一步，所述步骤1中蒸馏水与聚乙烯醇的质量比为5～10:1。该条件下制备的聚乙烯醇凝胶在具有高拉伸性的同时又有很强的断裂强度，能够满足各种应用场景。

进一步，所述步骤1中溶胀的温度为55～65℃，时间为60～70min；所述搅拌加热的温度为80～95℃，时间为1～3h。在该条件下能用较短的时间使聚乙烯醇充分溶解。

进一步，所述步骤2中甘油溶液是由0.2mL去离子水加0.05～0.3g甘油配制得；所述甘油与聚乙烯醇的质量比为1～4：10。在该条件下制得的PEDOT:PSS@PVA内甘油与聚乙烯醇、水分子之间形成动态氢键，不仅能提高水凝胶最低耐受温度，还能提高他的保水性。