CN107907255B - 基于碳黑-银纳米颗粒复合材料的拉力传感器制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于碳黑‑银纳米颗粒复合材料的拉力传感器制备方法，主要方法步骤包括：首先表面修饰碳黑纳米颗粒，其次制备银纳米颗粒种子液，再次制备银纳米颗粒，然后制备碳黑‑银纳米颗粒复合材料，制备复合材料填充的聚氨酯柔性膜，最后用导电银胶将铝箔粘于薄膜两端，作为电极引出，制得拉力传感器元件。该方法制备的传感器元件具有拉伸度大、灵敏度好的优点，同时体积小，使用方便。
Description
技术领域
本发明拉力传感器元件领域，尤其涉及一种柔性、低成本、具有高度可伸展性的基于碳黑-银纳米颗粒复合材料的拉力传感器制备方法。
背景技术
近年来，因为在康复和个人健康监测，结构健康监测，运动表现监测以及娱乐系统(游戏、动画等)中的人体动作捕捉等应用方面的巨大潜力，拉力传感器已经成为国内外的研究热点。尤其在生物力学、生理学、运动机能学应用中，拉力传感器应当具备优良的可伸展性和灵敏度。
然而目前基于单一材料制备的拉力传感器,不能同时满足人们对于器件拉伸度和灵敏度的需求，在较大形变情况下,传感器的测试能力常常被破坏。比如基于石墨烯的拉力传感器，只能测试形变≤5％的拉力，远不能满足大形变拉力的测试需求；即使基于银纳米线的拉力传感器，也最多只能测试形变≤40％的情形，当器件形变超过这个数值，器件本身的结构就会被破坏。有研究[1,2]表明，零维材料拥有相对较低的比表面积，在被拉伸时，其形成的点对点导电网络更容易产生明显的裂痕，有助于提升器件灵敏度。碳黑纳米颗粒与银纳米颗粒兼具零维结构、良好电导性与低成本的优点，因此，从材料入手，将零维的碳黑纳米颗粒和零维的可控制备的准球形银纳米颗粒[3]复合，得到纳米复合颗粒，作为导电敏感材料填充进热塑性聚氨酯，有望制备出拉伸度大且灵敏度好的低成本拉力传感器元件。
发明内容
本发明的目的在于克服上述背景技术存在的缺陷，提供一种基于碳黑-银纳米颗粒复合材料的拉力传感器制备方法，采用聚乙烯吡咯烷酮修饰碳黑纳米颗粒表面，使化学法制备的尺寸可控的银纳米颗粒有效附着于其上，本发明制备的碳黑-银纳米颗粒复合材料拉力传感器元件工艺简单、高拉伸度且灵敏度良好。
本发明的技术方案:基于碳黑-银纳米颗粒复合材料的拉力传感器制备方法，包括如下步骤：
(1)、表面修饰碳黑纳米颗粒；
(2)、制备银纳米颗粒种子液；
(3)、制备银纳米颗粒；
(4)、制备碳黑-银纳米颗粒复合材料；
(5)、制备碳黑-银纳米颗粒复合材料填充的聚氨酯柔性膜；
(6)、制备基于碳黑-银纳米颗粒复合材料的拉力传感器元件。
所述步骤(1)具体如下：
a)、将0.1～0.2g碳黑悬浮分散于含有100mg过氧化苯甲酰的10～20mL液态乙烯吡咯烷酮中，超声震荡；
b)、再添加与上述步骤a)相同量的过氧化苯甲酰，再次超声震荡，重复此步骤,直到碳黑完全分散于溶液中；
c)、无水乙醇稀释溶液；
d)、使用微孔滤膜过滤；
e)、使用无水乙醇进行清洗，彻底除去物理吸附于碳黑表面杂质；
f)、置于恒温干燥箱中干燥以去除残留溶剂。
所述步骤a)中碳黑为石墨化碳黑，纯度≥99.95％，比表面积50.0-100.0m2/g，颗粒尺寸≤500nm，密度1.828g/cm3。
所述步骤d)中滤膜采用油性滤膜。
所述步骤(4)具体如下：
a)、将步骤(1)中制备的经表面修饰过的碳黑50～100mg溶解于去离子水中；
b)、将步骤(3)中制备的银纳米颗粒水溶液50mL逐滴加入并持续搅拌；
c)、用去离子水将混合溶液使用微孔滤膜过滤并清洗；
d)、过滤产物置于恒温干燥箱中干燥
所述步骤c)中滤膜采用水性滤膜。
所述步骤(5)具体如下：
a)、将聚氨酯颗粒在持续加热搅拌下完全溶解于无水四氢呋喃中；
b)、按10～40％的填充质量比例，称取步骤(4)中制备的碳黑-银纳米颗粒复合材料混合搅拌，同时保持加热；
c)、充分搅拌均匀后，利用涂膜器将所得混合液涂布得到湿膜；
d)、待溶剂完全挥发。
所述步骤c)中涂膜器厚度为1mm，即湿膜厚度。
所述步骤(6)具体如下：
a)、溶剂完全挥发后所得薄膜切割成条状样品；
b)、采用导电银胶将铝箔粘于薄膜两端，作为电极引出，制得拉力传感器元件。
所述步骤b)中导电银胶为TED PELLA No.16045导电银胶。
与现有技术相比，本发明具有的优点：
1、与现有技术相比较，本发明提供了一种可低成本制备碳黑-银纳米颗粒复合材料的方法并将其用于拉力传感器上。制备方法的操作较为简单，所需控制的工艺条件少；制备的基于碳黑-银纳米颗粒复合材料的传感器元件具有拉伸度大、灵敏度好的优点。
2、该传感元件体积小，使用方便，具有重要的实践和研究意义。
3、碳黑纳米颗粒不仅成本较低，作为敏感材料形成的导电网络与碳纳米管相比，灵敏度也较高[2]，提升了该传感器元件的性价比。
4、相比于只使用碳黑纳米颗粒单一材料制成的拉力传感器[4]，基于碳黑-银纳米颗粒复合材料的拉力传感器在灵敏度方面有了显著提高，便于数据处理与应用。
附图说明
图1是实施例1所制备的银纳米颗粒种子液的透射电子显微镜照片；
图2是实施例1所制备的银纳米颗粒的透射电子显微镜照片；
图3是实施例1所制备的碳黑-银纳米颗粒复合材料的透射电子显微镜照片；
图4是实施例1所制备的基于碳黑-银纳米颗粒复合材料的拉力传感器元件在0～100％应变下的响应曲线；
图5是实施例1所制备的基于碳黑-银纳米颗粒复合材料的拉力传感器元件在50％应变下的静态响应曲线；
图6是实施例1所制备的基于碳黑-银纳米颗粒复合材料的拉力传感器元件在60％应变下的动态响应曲线；
图7是实施例5所制备的碳黑-银纳米颗粒复合材料的透射电子显微镜照片；
图8是实施例6所制备的碳黑-银纳米颗粒复合材料的透射电子显微镜照片；
图9是按照相关文献[4]中最佳制备参数制备的基于碳黑纳米颗粒的拉力传感器元件在0～100％应变下的响应曲线；
具体实施方式
下面通过具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。本发明的实施例是为了更好地使本领域的技术人员更好地理解本发明，并不对本发明作任何的限制。
本发明所用原料均采用市售化学纯试剂。
实施例1
(1)表面修饰碳黑纳米颗粒
称取100mg过氧化苯甲酰倒入15mL液态乙烯吡咯烷酮中，再称取0.1g碳黑粉末，本实施例碳黑为石墨化碳黑，纯度≥99.95％，比表面积50.0-100.0m2/g，颗粒尺寸≤500nm，密度1.828g/cm3，添加至上述混合液中，超声震荡10min；之后继续向此混合物溶液中添加100mg过氧化苯甲酰，再次超声震荡10min，重复此步骤5次直到碳黑能够完全分散于溶液中；然后将得到的溶液使用100mL无水乙醇稀释；再通过0.22μm孔径的油性微孔滤膜过滤；用无水乙醇进行多次清洗，彻底除去物理吸附于碳黑表面杂质；最后将过滤清洗后的产物置于干燥箱中在75℃下干燥以去除残留溶剂；
(2)制备银纳米颗粒种子液
首先，取1％(w/v)柠檬酸钠溶液20mL与75mL去离子水混合并加热至70℃，之后加入1.7mL的1％(w/v)硝酸银溶液，然后迅速加入2mL新鲜配制的0.1％(w/v)硼氢化钠溶液，将反应溶液温度保持在70℃并持续搅拌1h，随后降温至室温，向溶液中加入去离子水使溶液体积达到100mL，得到尺寸为5nm左右的银纳米颗粒溶液作为种子液，透射电子显微镜照片如图1所示；
(3)制备银纳米颗粒
取1％(w/v)柠檬酸钠溶液2mL与75mL去离子水混合并加热至沸腾，随后，加入10mL种子液和1.7mL的1％(w/v)硝酸银溶液，保持回流并持续剧烈搅拌1h，之后将2mL的1％(w/v)柠檬酸钠溶液和1.7mL的1％(w/v)硝酸银溶液一起加入反应溶液中，回流并搅拌1h，再重复此步骤一次后停止反应并降温至室温，加入去离子水配成100mL溶液，得到尺寸为30nm左右的银纳米颗粒水溶液，透射电子显微镜照片如图2所示；
(4)制备碳黑-银纳米颗粒复合材料
将步骤(1)中制备的表面修饰过的碳黑50mg溶解于50mL去离子水中，将步骤(3)中制备的银纳米颗粒水溶液50mL逐滴加入并持续搅拌，随后用去离子水将混合溶液通过0.22μm孔径的微孔水性滤膜过滤并清洗，过滤产物置于干燥箱中60℃下干燥，透射电子显微镜照片如图3所示；
(5)制备碳黑-银纳米颗粒复合材料填充的聚氨酯柔性膜
首先将聚氨酯颗粒在持续加热搅拌下完全溶解于60℃无水四氢呋喃中；随后按30％的填充质量比例，称取步骤(4)中制备的碳黑-银纳米颗粒复合材料混合搅拌，保持加热，充分搅拌至均匀后，利用1mm厚度涂膜器将所得混合液涂布得到湿膜，待溶剂完全挥发，得到厚度为0.1mm左右干膜；
(6)制备基于碳黑-银纳米颗粒复合材料的拉力传感器元件
将步骤(5)中溶剂完全挥发后所得薄膜切割成条状样品，尺寸为1.0cm×3.0cm，用导电银胶将铝箔粘于薄膜两端，作为电极引出，制得拉力传感器元件，本实施例导电银胶采用TED PELLA No.16045导电银胶。
实施例1制得的基于碳黑-银纳米颗粒复合材料拉力传感器元件电导率为4.13S/m，在0～100％应变下的响应曲线如图4所示，100％应变下灵敏度为21.12。
实施例1制得的基于碳黑-银纳米颗粒复合材料拉力传感器元件在50％应变下的静态响应曲线如图5所示，在应变保持10min后，灵敏度变化仅为5％，表明其具有良好的静态稳定性。
实施例1所制得的基于碳黑-银纳米颗粒复合材料拉力传感器元件在60％应变下的动态响应曲线如图6所示。传感器电阻随拉力变化迅速变化且能够恢复至初始阻值附近，这表明该拉力传感器元件具有较好的动态稳定性。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处在于：步骤(5)中碳黑-银纳米颗粒复合材料的填充质量比例为10％，所制得的基于碳黑-银纳米颗粒复合材料拉力传感器元件，电导率仅为1.4×10-6S/m，不便测量与应用。
实施例3
本实施例与实施例1的不同之处在于：步骤(5)中碳黑-银纳米颗粒复合材料的填充质量比例为20％，所制得的基于碳黑-银纳米颗粒复合材料拉力传感器元件，电导率为0.06S/m，100％应变下灵敏度为14.5。
实施例4
本实施例与实施例1的不同之处在于：步骤(5)中碳黑-银纳米颗粒复合材料的填充质量比例为40％，所制得的基于碳黑-银纳米颗粒复合材料拉力传感器元件，电导率为22.33S/m，100％应变下灵敏度为8。
实施例5
本实施例与实施例1的不同之处在于：将步骤(4)中表面修饰过的碳黑75mg溶解于50mL去离子水中，所制得的碳黑-银纳米颗粒复合材料的透射电子显微镜照片如图7所示。
实施例6
本实施例与实施例1的不同之处在于：将步骤(4)中表面修饰过的碳黑100mg溶解于50mL去离子水中，所制得的碳黑-银纳米颗粒复合材料的透射电子显微镜照片如图8所示。
实施例7
本实施例与实施例1的不同之处在于：将步骤(1)中称取100mg过氧化苯甲酰倒入10mL液态乙烯吡咯烷酮中，再称取0.1g碳黑粉末，超声震荡。这一制备参数未能使碳黑纳米颗粒完全分散于溶液中，仍留有些许沉淀。
实施例8
本实施例与实施例1的不同之处在于：将步骤(1)中称取100mg过氧化苯甲酰倒入20mL液态乙烯吡咯烷酮中，再称取0.1g碳黑粉末，超声震荡。这一制备参数能使碳黑纳米颗粒完全分散于溶液中，说明实施例1中15mL液态乙烯吡咯烷酮为合适阈值，因聚乙烯吡咯烷酮的不导电性，使碳黑纳米颗粒正好分散于溶液中为佳。
实施例9
本实施例与实施例1的不同之处在于：将步骤(1)中称取100mg过氧化苯甲酰倒入15mL液态乙烯吡咯烷酮中，再称取0.2g碳黑粉末，超声震荡。这一制备参数未能使碳黑纳米颗粒完全分散于溶液中，仍留有些许沉淀。
应当理解的是，这里所讨论的实施方案及实例只是为了说明，对本领域技术人员来说，可以加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
相关文献：
[1].Chen S,Wei Y,Wei S,et al.Ultrasensitive cracking-assisted strainsensors based on silver nanowires/graphene hybrid particles[J].ACS appliedmaterials&interfaces,2016,8(38):25563-25570.
[2].Zheng Y,Li Y,Li Z,et al.The effect of filler dimensionality onthe electromechanical performance of polydimethylsiloxane based conductivenanocomposites for flexible strain sensors[J].Composites Science andTechnology,2017,139:64-73.
[3].Wan Y,Guo Z,Jiang X,et al.Quasi-spherical silver nanoparticles:Aqueous synthesis and size control by the seed-mediated Lee–Meisel method[J].Journal of colloid and interface science,2013,394:263-268.
[4].Bergmann J H M,Anastasova-Ivanova S,Spulber I,et al.An attachableclothing sensor system for measuring knee joint angles[J].IEEE SensorsJournal,2013,13(10):4090-4097.
Claims (9)
1.基于碳黑-银纳米颗粒复合材料的拉力传感器制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)、表面修饰碳黑纳米颗粒；
(2)、制备银纳米颗粒种子液；
(3)、制备银纳米颗粒；
(4)、制备碳黑-银纳米颗粒复合材料；
(5)、制备碳黑-银纳米颗粒复合材料填充的聚氨酯柔性膜；
(6)、制备基于碳黑-银纳米颗粒复合材料的拉力传感器元件；
所述步骤(1)具体如下：
a)、将0.1～0.2g碳黑悬浮分散于含有100mg过氧化苯甲酰的10～20mL液态乙烯吡咯烷酮中，超声震荡；
b)、再添加与上述步骤a)相同量的过氧化苯甲酰，再次超声震荡，重复此步骤,直到碳黑完全分散于溶液中；
c)、无水乙醇稀释溶液；
d)、使用微孔滤膜过滤；
e)、使用无水乙醇进行清洗，彻底除去物理吸附于碳黑表面杂质；
f)、置于恒温干燥箱中干燥以去除残留溶剂。
2.根据权利要求1所述的拉力传感器制备方法，其特征在于，所述步骤a)中碳黑为石墨化碳黑，纯度≥99.95％，比表面积50.0-100.0m2/g，颗粒尺寸≤500nm，密度1.828g/cm3。
3.根据权利要求1所述的拉力传感器制备方法，其特征在于，所述步骤d)中滤膜采用油性滤膜。
4.根据权利要求1所述的拉力传感器制备方法，其特征在于，所述步骤(4)具体如下：
a)、将步骤(1)中制备的经表面修饰过的碳黑50～100mg溶解于去离子水中；
b)、将步骤(3)中制备的银纳米颗粒水溶液50mL逐滴加入并持续搅拌；
c)、用去离子水将混合溶液使用微孔滤膜过滤并清洗；
d)、过滤产物置于恒温干燥箱中干燥。
5.根据权利要求4所述的拉力传感器制备方法，其特征在于，所述步骤c)中滤膜采用水性滤膜。
6.根据权利要求1所述的拉力传感器制备方法，其特征在于，所述步骤(5)具体如下：
a)、将聚氨酯颗粒在持续加热搅拌下完全溶解于无水四氢呋喃中；
b)、按10～40％的填充质量比例，称取步骤(4)中制备的碳黑-银纳米颗粒复合材料混合搅拌，同时保持加热；
c)、充分搅拌均匀后，利用涂膜器将所得混合液涂布得到湿膜；
d)、待溶剂完全挥发。
7.根据权利要求6所述的拉力传感器制备方法，其特征在于，所述步骤c)中涂膜器厚度为1mm，即湿膜厚度。
8.根据权利要求1所述的拉力传感器制备方法，其特征在于，所述步骤(6)具体如下：
a)、溶剂完全挥发后所得薄膜切割成条状样品；
b)、采用导电银胶将铝箔粘于薄膜两端，作为电极引出，制得拉力传感器元件。
9.根据权利要求8所述的拉力传感器制备方法，其特征在于，所述步骤b)中导电银胶为TED PELLA No.16045导电银胶。
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