[发明专利]一种ANF/CNT/PPy气凝胶纤维传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种ANF/CNT/PPy气凝胶纤维传感器及其制备方法和应用，包括：将CNT‑DMSO溶液与ANF/DMSO溶液混合，得到ANF/CNT/DMSO溶液；将ANF/CNT/DMSO溶液注射至水中，得到ANF/CNT水凝胶；将ANF/CNT水凝胶依次浸渍吡咯溶液及FeClsubgt;3/subgt;溶液，聚合，冷冻，冷冻干燥，得到ANF/CNT/PPy气凝胶纤维材料；利用所述气凝胶纤维材料，制得所述的ANF/CNT/PPy气凝胶纤维传感器；本发明中用于制备所述气凝胶纤维传感器的ANF/CNT/PPy气凝胶纤维材料具有良好的导电性及循环回复率；所述气凝胶纤维传感器能够用于信息传感和运动监测等领域。

技术领域

本发明属于气凝胶材料技术领域，特别涉及一种ANF/CNT/PPy气凝胶纤维传感器及其制备方法和应用

背景技术

纳米复合导电纤维材料作为一种新型纤维类材料，具有质量轻、柔性高和可织性强等优点，非常满足柔性可穿戴设备的要求；其中，芳纶纳米纤维ANF继承了聚对苯二甲酰对苯二胺纤维PPTA的强度高、耐酸碱和耐温性等优点；同时，具有纳米结构的比表面积大、活性位点较多和水分散性较好的特点；目前，常常利用溶液共混法将芳纶纳米纤维ANF与导电材料进行纺丝制备纤维传感器，而现有的ANF基纤维材料的导电性较差及循环回复率较低的缺陷，严重影响了ANG基纤维传感器的工业应用。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种ANF/CNT/Ppy气凝胶纤维传感器及其制备方法和应用，以解决现有采用溶液共混法制备的ANF基纤维材料的导电性较差及循环回复率较低的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提供了一种ANF/CNT/PPy气凝胶纤维传感器的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、将羧基化碳纳米管CNT置于二甲基亚砜DMSO中，超声分散，得到CNT/DMSO溶液；

步骤2、将所述CNT/DMSO溶液加入至ANF/DMSO溶液中，搅拌，得到ANF/CNT/DMSO 溶液；

步骤3、将所述ANF/CNT/DMSO溶液，注射至去离子水中，得到ANF/CNT水凝胶；

步骤4、将所述ANF/CNT水凝胶浸渍至吡咯溶液中预设时间后，浸渍至FeCl₃溶液中，进行聚合反应，得到ANF/CNT/PPy水凝胶；

步骤5、对所述ANF/CNT/PPy水凝胶，进行冷冻处理，得到ANF/CNT/PPy纤维；

步骤6、对所述ANF/CNT/PPy纤维，进行冷冻干燥，得到ANF/CNT/PPy气凝胶纤维材料；

步骤7、将所述ANF/CNT/PPy气凝胶纤维材料作为传感器的敏感材料，制备得到所述 ANF/CNT/PPy气凝胶纤维传感器。

进一步的，步骤2中，CNT/DMSO溶液与ANF/DMSO溶液的质量比为1：(40-60)；其中，所述CNT/DMSO溶液的质量百分数为0.5％-2％，所述ANF/DMSO溶液的质量百分数为 1％-2％；所述ANF/DMSO溶液采用将清洗后的芳纶纳米纤维ANF、氢氧化钾KOH和二甲基亚砜DMSO混合，密封置于室温下连续搅拌制得。

进一步的，步骤3中，将所述ANF/CNT/DMSO溶液，注射至去离子水中，得到ANF/CNT水凝胶的过程中，所述注射速度为1-10mm/s。

进一步的，步骤3中，利用注射器将所述ANF/CNT/DMSO溶液，注射至去离子水中，得到ANF/CNT水凝胶；其中，所述注射器的针头尺寸为0.1-1mm。

进一步的，步骤4中，吡咯溶液的浓度为10-100mg/mL，所述预设时间为1-10min。