[发明专利]压阻/压电夹层材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种工程结构监测用的压阻/压电夹层材料、夹层式传感器及制备、使用方法。一种压阻/压电夹层材料包括：韧性基片，5‑50个自组装薄膜压阻感知功能层双层——顶/底电极层，压电感知弹性夹芯功能层：由纳米ZnO/PDMS或PVDF/PDMS制成，且可包括不锈钢弹簧。经整体封装后，获得一种粘贴在工程结构表面或内嵌的夹层式传感器，其具有柔韧性好、涵盖全交通频域的压阻/压电感知灵敏度高、线性度好、稳定度高等诸多优点，且不会影响结构本身的基本功能。

主权项

1.一种压阻/压电夹层材料的制备方法，其特征在于，所述压阻/压电夹层材料包括：韧性基片，5‑50个自组装薄膜压阻感知功能层双层——顶/底电极层，压电感知弹性夹芯功能层：由纳米ZnO/PDMS或PVDF/PDMS制成，且可包括不锈钢弹簧；所述制备方法包括如下步骤：(1)自组装薄膜压阻感知功能层的制备①纳米导电材料表面引入带负电荷的官能团采用共价氧化法处理纳米导电材料，在其表面引入带负电荷的官能团，然后经洗涤、抽滤、真空干燥得带负电荷官能团的纳米导电材料；②纳米导电材料表面引入带正电荷的官能团利用自由基引发剂/有机溶剂体系将纳米导电材料表面在绝水条件下转化成带腈基官能团，然后采用氧化‑还原体系将腈基化纳米导电材料表面进一步转化成带正电荷的氨基官能团，经洗涤、抽滤、真空干燥得带正电荷官能团的纳米导电材料；③柔性基片表面带负电处理采用臭氧或其它氧化处理方法使柔性基片表面带上负电荷；④取步骤①、②中所得的表面带负电荷、正电荷官能团的纳米导电材料各1份，分别加入50‑500份水中，并分别用醋酸、氨水调节pH值，经1‑50kJ/mL超声能量的超声波分散处理后分别制成带负电荷、正电荷的纳米导电材料分散液；⑤将步骤③经带负电处理的柔性基片依次浸渍步骤④带正电荷的纳米导电材料分散液、清洗、晾干、浸渍带负电荷的纳米导电材料分散液、清洗、晾干，形成1个带正/负电荷纳米导电材料薄膜双层；⑥重复步骤⑤，形成所需个数的带正/负电荷纳米导电材料薄膜双层；⑦采用热退化方法处理由步骤⑥所得薄膜双层，最终获得自组装薄膜压阻感知功能层；(2)压电感知弹性夹芯功能层的制备将聚二甲基硅氧烷PDMS主剂与压电功能相氧化锌ZnO纳米粉体或PVDF粉体在超声波辅助分散条件下充分混匀，添加PDMS固化剂后进一步搅拌混匀，然后采用手工涂覆法、喷涂法或旋喷法将混合浆料涂敷到步骤(1)所制得的自组装薄膜压阻感知功能层顶/底电极内层或/及不锈钢弹簧表面，在混合浆料仍保持半流动态状态下，相向粘接起来，然后在真空条件下凝结硬化，最终形成压电感知弹性夹芯功能层。