CN110862688A - 形变传感材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种形变传感材料，包括炭化木质素、聚二甲基硅氧烷，和可选的石墨烯，其中聚二甲基硅氧烷是具有成膜组分A和交联组分B的双组分。该形变传感材料能够实现对桥梁结构缺陷部位的精确检查和定量分析，进行安全情况预警。

Description

形变传感材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及传感器领域，特别是指一种以生物质和石墨烯材料为导电材料的可拉伸形变传感材料及其制备方法。
背景技术
将导电填料分散在绝缘的硅橡胶中制得的导电硅橡胶，是复合型导电高分子材料的一个活跃领域。导电硅橡胶具有稳定的电阻时间特性，可控制的电阻温度系数以及较高的温度界限等优点，成为用量最大的导电橡胶，已广泛应用于抗静电材料、电磁屏蔽材料等方面，其应用领域已遍布航空、航天、电子电气、计算机、建筑、医疗、食品等与人们生活息息相关的产业。
随着交通事业的迅速发展，交通运输量大幅度增加，行车密度越来越大，不免造成桥梁结构的损伤并加剧其自然老化，导致影响运营的安全。桥梁道路等交通设施的维护是基础建设工作的重要组成部分。桥梁结构投入运营后，其健康状态和使用寿命受到设计规范、施工质量、周围大气环境、地质活动、材料老化、超负荷荷载、不适当的管理与维护等因素的严重影响。国内外桥梁垮塌事件常有发生，给社会经济、国家财产造成巨大损失，严重威胁着人民的生命安全。因此，为保证桥梁结构安全与健康的运营，对桥梁的健康状态做出长期、实时的健康检测，并根据监测结果采取相应的防范、补救措施具有极为重要的意义。
桥梁的损伤是一个逐渐演变的过程，因此桥梁健康状态的实时健康监测，并根据监测结果采取相应的防范、补救措施是可能的。目前，有关桥梁结构安全性能监测主要是对裂缝、挠度、应力等进行检测。其中桥梁裂缝检测多采用预埋在桥梁结构内部的卡尔逊式测缝计、预埋在结构中或者粘贴在结构表面的功能光纤网络、超声波测量以及现场观测机器人裂缝检测系统；桥梁挠度采用光学水准仪测量技术、数字水准仪、全站仪、电容伺服式倾角仪、GPS挠度测量技术、激光图像法等对挠度的变化进行检测；结构应力检测采用了光纤应变传感器、电阻应变计等先进的监测系统。
导电填料主要包括碳系导电填料和金属系导电填料两大类，通过与高分子基体共混融合形成新的材料。其中，金属系导电填料导电性好，能制成性能优良的传感材料，常用的材料有金粉、银粉等贵金属以及铜粉、铝粉等非贵金属。金银等贵金属性能稳定，但是制备成本高昂，仅用于特殊场合；非贵金属化学性能不稳定，自然条件下易于氧化，从而导致其导电性逐渐下降，影响材料的性能，其应用受限。此外，金属导电填料用量较大，否则导电性难以满足要求，但金属材料密度大，容易出现沉淀而导致分散不均，制品中金属填料氧化而导电性发生变化。碳系填料主要分为炭黑、石墨和碳纤维等三大类。碳系导电填料具有良好的导电性，而且性能稳定。常用的碳系导电填料主要包括炭黑、石墨、碳纤维以及石墨烯。
生物质具有来源广、数量多、可再生等特点，是一种来源广泛的碳材料源。生物质在高温无氧环境条件下处理后可以获得纤维状和无定型粉状的碳材料，通过调整碳化工艺具有良好导电性，可以作为导电填料用于制备导电复合材料。
目前，桥梁健康监测存在的主要问题在于：(1)传感技术的精度不够；(2)部分传感技术难以实现远程、自动监测；(3)绝大部分传感技术只能实现关键点的监测，难以实现对结构较大区域的监测；(4)监测成本较高；(5)施工难度大；(6)传感器使用寿命较短(一般只有几年的寿命)等。例如，光导纤维成本较高和施工困难，应变片、磁-弹性应变传感器、压电传感器和加速度传感器只能实现关键点的监测，全球卫星定位系统(GPS)、空中或卫星照相等手段成本昂贵且需要长期维护和要求具有一定专业技术水平的操作人员，而人工监测方式不能实现裂缝的远程、自动监测等诸多需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种形变传感材料，通过包含生物质来源的炭化木质素和/或纳米石墨烯作为导电填料与聚二甲基硅氧烷树脂组合来制备复合弹性体材料，通过复合弹性体随桥梁产生的应变或裂缝而产生不同程度的拉伸与压缩，进而产生电信号，通过对电信号的分析来综合判断和跟踪桥梁结构性能的变化，从而可实现对桥梁结构缺陷部位的精确检查和定量分析，进行安全情况预警。
根据本发明的一个方面，提供一种形变传感材料，包括炭化木质素、聚二甲基硅氧烷(PDMS)，和可选的石墨烯。
所述聚二甲基硅氧烷是具有成膜组分A和交联组分B的双组分，其中，成膜组分A是重均分子量为5000～20000的丙烯-二甲基硅氧烷预聚物，交联组分B是重均分子量为1000～10000的丙烯-二甲基硅烷预聚物。
优选地，基于100重量份的成膜组分A，所述形变传感材料包括：炭化木质素5～40重量份，石墨烯0～10重量份。
所述石墨烯为1～10层，尺寸为10～500nm。
优选地，所述形变传感材料还包括：基于100重量份的成膜组分A，防老剂0.01～2重量份，阻燃剂0～1重量份。
所述防老剂为重均分子量为300～10000的木质素，所述阻燃剂为磷酸铵、氯化铵中的一种或多种。
根据本发明的另一个方面，提供一种形变传感材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、在800～1500℃的炭化温度下对木质素进行炭化处理，获得炭化木质素；
步骤2、将聚二甲基硅氧烷的成膜组分A与导电填料炭化木质素粉和可选的石墨烯充分混合；
步骤3：在步骤2所得的混合物中加入所述聚二甲基硅氧烷的交联组分B以及可选的防老剂和阻燃剂，再次充分混合；
步骤4：将步骤3所得的混合物采用铸膜方法制备导电薄膜，经过除气和热固化后得到所述形变传感材料。
优选地，步骤4中，铸膜温度为0～80℃，除气压力为0～-0.1MPa，固化温度为80～120℃，固化时间为20～300分钟。
本发明主要以碳系导电材料，特别是以石墨烯纳米材料以及生物质炭化材料为导电填料制备得到具有弹性的导电复合材料，可用作具有高精度、高灵敏度、低成本的形变传感材料，能够实现对桥梁的长时间持续性监测，并为远方控制系统提供测量信号，对解决桥梁健康监测问题有重要理论意义和实用价值。
附图说明
参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：
图1示出了根据实施例1的方法、不同炭化木质素添加量的导电材料的渗流曲线；
图2示出了根据实施例1的L30炭化木质素/硅橡胶导电材料的截面扫描电镜图；
图3示出了根据实施例2的方法、不同炭化木质素添加量的导电材料的渗流曲线；
图4示出了20℃下根据实施例1的L30炭化木质素/硅橡胶导电材料的拉伸滞后圈；
图5示出了20℃下根据实施例2的G4L30石墨烯/炭化木质素/硅橡胶导电材料的拉伸滞后圈；
图6示出了根据实施例1的L30炭化木质素/硅橡胶导电材料在不同伸长率时的电阻率变化率曲线；
图7示出了根据实施例1的L30炭化木质素/硅橡胶导电材料在0.5Hz频率下，在不同伸长率时的电阻率变化率曲线；
图8示出了根据实施例1的L30炭化木质素/硅橡胶导电材料在固定拉伸伸长率为3％时不同拉伸频率下的电阻率变化率曲线；
图9示出了根据实施例2的G4L30石墨烯/炭化木质素/硅橡胶导电材料在不同伸长率时的电阻率变化率曲线；
图10示出了根据实施例2的G4L30石墨烯/炭化木质素/硅橡胶导电材料在1Hz拉伸频率下拉伸伸长率为1％、3％和5％时的电阻率变化率曲线；
图11示出了导电复合材料的模拟桥梁检测原理图；
图12示出了根据实施例2的G4L30石墨烯/炭化木质素/硅橡胶导电材料作为传感材料的模拟桥梁检测结果。
具体实施方式
根据本发明提供的形变传感材料，包括炭化木质素、聚二甲基硅氧烷(PDMS)，和可选的石墨烯。
上述炭化木质素可由工业木质素炭化形成，颗粒尺寸可为100～500目。该工业木质素例如可以是从植物中分离的产物，或可来源于制浆造纸过程、生物质利用过程。
上述聚二甲基硅氧烷(PDMS)含有成膜组分A和交联组分B双组分，其中成膜组分A是重均分子量为5000～20000(优选7000～16000，更优选8500～14000)的丙烯-二甲基硅氧烷预聚物，交联组分B是重均分子量为1000～10000(优选3000～8000，更优选4500～7500)的丙烯-二甲基硅烷预聚物。
优选地，上述成膜组分A是丙烯和二甲基硅氧烷的间规共聚物，交联组分B是丙烯与二甲基硅烷的间规共聚物。
以上成膜组分A与交联组分B的重量比可为100:(2～10)，优选100:(8～10)。其中，交联组分B是偶联剂，若交联组分B的用量超过成膜组分A重量的10％，则会造成材料交联程度过大，导致形成的导电薄膜刚性增加，弹性下降；若交联组分B的用量小于成膜组分A重量的2％，则会造成材料交联程度较低，虽然弹性好，但所制成的导电薄膜具有的刚性不足，性能稳定性差的缺陷。
基于100重量份的成膜组分A，上述形变传感材料包括：炭化木质素5～40重量份(优选10～30重量份)，石墨烯0～10重量份(优选1～4重量份)。
上述石墨烯为1～10层，尺寸为10～500nm，例如50～400nm，优选100～350nm。通过添加石墨烯，可降低炭化木质素的用量，在提高导电薄膜的导电性能的同时，保证导电薄膜的弹性；若不含石墨烯，则炭化木质素的添加量相对较高，通常需要在30重量份以上，而炭化木质素含量过高，会导致制得的导电薄膜弹性下降。
进一步地，本发明的形变传感材料还包括：基于100重量份的聚二甲基硅氧烷，防老剂0.01～2重量份，阻燃剂0～1重量份。
上述防老剂可为从植物中分离得到的木质素组分，其重均分子量为300～10000，优选1000～8000，更优选1500～6000。
所采用的阻燃剂可为磷酸铵、氯化铵中的一种或多种，组分纯度为80％以上。
根据本发明一个实施方式的形变传感材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、在800～1500℃的炭化温度下对木质素进行炭化处理，获得炭化木质素；
步骤2、将聚二甲基硅氧烷的成膜组分A与导电填料炭化木质素粉和可选的石墨烯充分混合；
步骤3：在步骤2所得的混合物中加入所述聚二甲基硅氧烷的交联组分B以及可选的防老剂和阻燃剂，再次充分混合；
步骤4：将步骤3所得的混合物采用铸膜方法制备导电薄膜，经过除气和热固化后得到所述形变传感材料。
其中，步骤1中的木质素炭化处理在氮气环境下进行，其中该氮气环境中氧气含量不高于0.1％。
优选地，将步骤1制得的炭化木质素经过粉碎，例如可采用转数为5000rpm以上的高速粉碎机粉碎，再经过筛后炭化木质素颗粒尺寸为100～500目。
优选地，步骤2和步骤3中所采用的混合方法为超声、高速搅拌方法。
步骤4中，铸膜温度为0～80℃，除气优选为真空除气，压力为0～-0.1MPa，固化优选为即热固化，固化温度为80～120℃，固化时间为20～300分钟。
通过上述方法制得的导电薄膜厚度约为1～5mm。
根据本发明的另一个实施方式，将上述导电薄膜固定于桥梁底部或者侧面，封装并联结电路后，采用电阻计测定并记录材料的电阻变化，可获得桥梁震动频率和幅度信息。
当桥梁产生应变或出现裂缝时，上述导电薄膜作为复合弹性体材料会产生不同程度的变形，进而引起其电阻变化，因此可通过对导电复合材料电阻信号变化的信号强弱、速度进行动态连续分析。弹性体材料随着变形的程度大小而变化，可因此获得响应信号和特性，通过分析可判断和跟踪桥梁结构性能变化，从而进行安全情况预报。
实施例
一、炭化木质素的制备
在氧气含量为0.05％的氮气环境中，在1000℃的炭化温度下对木质素进行炭化处理，获得炭化木质素，经粉碎，过筛后，留100～500目粒径的炭化木质素颗粒备用。
二、形变传感材料的制备
实施例1
称取10g PDMS组分A(重均分子量为5000)，用甲苯50ml进行稀释，加入200目的以上制得的炭化木质素粉3g(电导率为28S/m)，用搅拌器强力搅拌10分钟，形成均匀的混合液。加入和1g PDMS组分B(重均分子量为1000)，木质素(重均分子量为300)防老剂0.1g，磷酸铵0.05g，用搅拌器强力搅拌10分钟，形成均匀的混合液。将混合液注入聚四氟乙烯模具并置于真空箱中，在高真空度-0.099M Pa、28℃下除去气泡和溶剂。最后，置于烘箱中80℃下固化3小时，制得形变传感材料。
实施例2
称取10g PDMS组分A(重均分子量为5000)，用甲苯50ml进行稀释，加入200目以上制得的炭化木质素粉3g，石墨烯0.4g(电导率为105S/m，尺寸为200～1000nm，1～2层比例为60％)，用搅拌器强力搅拌10分钟，形成均匀的混合液。加入和1g PDMS组分B(重均分子量为1000)，木质素(重均分子量为300)防老剂0.1g，磷酸铵0.05g，用搅拌器强力搅拌10分钟，形成均匀的混合液。将混合液注入聚四氟乙烯模具并置于真空箱中，在高真空度-0.099M Pa、28℃下除去气泡和溶剂。最后，置于烘箱中80℃下固化3小时，制得形变传感材料。
实施例3
称取10g PDMS组分A(重均分子量为5000)，用甲苯50ml进行稀释，加入200目炭化木质素粉0.5g，石墨烯0.5g，用搅拌器强力搅拌20分钟，形成均匀的混合液。加入0.2g PDMS组分B(重均分子量为1000)，木质素(重均分子量为300)防老剂0.08g，磷酸铵0.02g，用搅拌器强力搅拌20分钟，形成均匀的混合液。将混合液注入聚四氟乙烯模具并置于真空箱中，在高真空度-0.099M Pa、25℃下除去气泡和溶剂。最后，置于烘箱中70℃下固化4小时，制得形变传感材料。
实施例4
称取10g PDMS组分A(重均分子量为20000)，用乙醇50ml进行稀释，加入200目炭化木质素粉4g，石墨烯0.2g，用搅拌器强力搅拌15分钟，形成均匀的混合液。加入和0.8g PDMS组分B(重均分子量为10000)，木质素(重均分子量为10000)防老剂0.08g，氯化铵0.02g，用搅拌器强力搅拌20分钟，形成均匀的混合液。将混合液注入聚四氟乙烯模具并置于真空箱中，在高真空度-0.099M Pa、25℃下除去气泡和溶剂。最后，置于烘箱中80℃下固化4小时，制得形变传感材料。
实施例5
称取10g PDMS组分A(重均分子量为14000)，用二甲基甲酰胺50ml进行稀释，加入300目炭化木质素粉2g，用搅拌器强力搅拌15分钟，形成均匀的混合液。加入和1g PDMS组分B(重均分子量为10000)，木质素(重均分子量为6000)防老剂0.05g，磷酸铵0.05g，用搅拌器强力搅拌20分钟，形成均匀的混合液。将混合液注入聚丙烯模具并置于真空箱中，在高真空度-0.099M Pa、40℃下除去气泡和溶剂。最后，置于烘箱中90℃下固化2.5小时，制得形变传感材料。
对比例1
以与实施例2相同的方法制备材料，不同之处在于不添加炭化木质素。
三、形变传感材料的性能测试
1、材料导电特性的测定
(1)炭化木质素的添加量对材料导电性的影响
对以上各实施例制得的形变传感材料进行体积电阻率的测定，测定方法为：
采用游标卡尺测量样品的长宽高，根据公式ρ＝R*S/L计算其体积电阻率，单位Ω·m。其中，ρ为体积电阻率(Ω·m)，R为电阻(Ω)，S为材料截面积(m2)，L为材料长度(m)。
对实施例1制得的形变传感材料进行体积电阻率测试，结果示于以下表1中。
Figure BDA0002295388670000091
根据实施例1的方法，保持其他条件不变，仅改变炭化木质素的用量分别为1g、2g、4g和5g，并对制得的材料进行体积电阻率测试。
由上述测试结果绘制出的炭化木质素添加量与材料电阻的关系曲线(即渗流曲线)参见图1，可看出在添加上述特性炭化木质素时，相对于100重量份的PDMS组分A，若炭化木质素添加量小于10重量份，所制得材料的导电性接近绝缘体；若炭化木质素添加量为20～40重量份，材料电阻率迅速下降；再进一步增加炭化木质素添加量，材料电阻率变化较小。
这是由于，高分子复合材料导电性有两种理论：一是渗流理论，另一种是隧道效应理论。根据渗流理论，绝缘体在掺加导电填料后，因为导电填料颗粒达到一定浓度后开始相互接触，从而形成电子移动的“导电网络”，从而从高分子绝缘体转化为导电体。根据隧道理论，导电填料颗粒之间相距较远、无法相互接触时，也具有一定导电特性，其原因是因为热运动导致基体材料内部电子在导电粒子间产生了跃迁，而产生了隧穿电流。
实际上两种作用是同时存在的。图1中，在炭化木质素添加量较小时，隧道效应是形成导电特性的主要原因，此时电阻较大，导电性较差。在炭化木质素添加量为20～40％重量份时，材料电阻率发生迅速变化的主要原因是形成了导电网络，渗流作用为主要原因。炭化木质素添加量超过40重量份之后，材料电阻率进一步下降，但明显幅度较小，此过程中材料电阻率下降受隧道效应控制。
当材料受到外力拉伸或压缩过程中，均会影响渗流电子和隧穿电子数量，从而导致电流的变化。利用这种特性，这种材料可以感知外力的变化。
(2)石墨烯的添加量对材料导电性的影响
根据实施例2的方法，保持其他条件不变，仅改变炭化木质素的用量分别为1g、2g、4g和5g，并对制得的材料进行体积电阻率测试。
由上述测试结果绘制出的炭化木质素添加量与材料电阻的关系曲线(即渗流曲线)参见图3，可看出，在相对于100重量份的PDMS组分A添加4重量份石墨烯的情况下，材料的电阻率变化趋势与图1所示相近，但材料电阻率大幅下降，即炭化木质素和石墨烯组合能显著提高材料的导电性。
2、形变传感材料的结构形态表征
参见图2，图2a和图2b示出了以上实施例1制得的形变传感材料的截面扫描电镜图，其中炭化木质素颗粒以不规则的块状镶嵌在硅橡胶基体中，没有团聚现象，说明了木质素能均匀分散。
3、形变传感材料的机械性能的测定
对以上实施例1和2制得的形变传感材料进行机械性能测定，测定方法为：样品的拉伸滞后特性通过ZQ-990B疲劳寿命电子拉压力试验机的测试平台进行测试分析。样品垂直固定在测试台上，在试样上施加不同大小以及不同频率的机械力，由系统软件记录拉伸过程试样应力应变循环，分别示于图4和图5中。
橡胶等弹性材料的粘弹滞后生热是其疲劳破坏的重要影响因素，橡胶材料导热系数较低，其滞后效应产生的能量损失造成了橡胶材料的温升，该温升会对材料性能有明显的影响
由图4和图5中的测定结果可以看出，该两种柔性导电复合材料经过万次以上重复循环拉伸，形状以及滞后圈面积均十分稳定，无大的疲劳现象出现，说明所制备的柔性导电橡胶材料的具有良好的抗疲劳性能，该材料长期运行条件下机械性能稳定。
其中，炭化木质素/硅橡胶复合材料L30(即相对于100重量份的PDMS组分A，炭化木质素的添加量为30重量份)以及石墨烯/炭化木质素/硅橡胶复合材料G4L30(即相对于100重量份的PDMS组分A，炭化木质素的添加量为30重量份、石墨烯的添加量为4重量份)的滞后圈很窄，拉伸与回缩过程路线十分接近，说明炭化木质素/硅橡胶复合材料以及石墨烯/炭化木质素/硅橡胶复合材料接近高弹性材料的性能，这十分有利于传感器材料的重复性和信号的稳定特性。
4、形变传感材料的响应特性的测定
对以上实施例1制得的形变传感材料(L30材料)进行响应特性测定，在0.5Hz的拉伸频率下测定材料在不同伸长率(a为3％，b为5％，c为7％)时的电阻率变化率，由此获得如图6和图7所示的电阻率变化率曲线。
从图6可以发现，实施例1的L30炭化木质素/硅橡胶导电复合材料电阻率变化率对拉伸变形具有良好的响应特性，利用此性能可以实现道路车辆的重量监测和桥梁弹性变形的程度实时监测。随着材料拉伸伸长率越大，电阻率变化十分迅速，变化幅度达到数量级的差异，而且变化过程平稳。
从图7可以看出L30炭化木质素/硅橡胶导电复合材料对外力导致的形变十分敏感。在伸长率为1％时，样品的电阻率变化率即达到30％左右，当伸长率为5％时，电阻率变化率达到117％，表现出较高的灵敏度。此外，曲线的峰值稳定性更好，炭化木质素/硅橡胶复合材料对拉力的响应稳定，说明材料中的炭化木质素颗粒之间的导电性能容易受外力的影响，其对外力变化敏感程度高。
图8示出了根据实施例1的炭化木质素/硅橡胶复合弹性导电材料在固定拉伸伸长率为3％时在不同的拉伸频率下的电阻率变化率曲线。由该图可见，在不同的拉伸频率下，L30炭化木质素/硅橡胶复合材料对拉力信号的响应值非常稳定。
图9示出了根据实施例2的石墨烯/炭化木质素/硅橡胶导电复合材料(G4L30材料)在不同的伸长率下的电阻率变化率曲线。由该图可见，包含石墨烯、炭化木质素导电填料的G4L30石墨烯/炭化木质素/硅橡胶导电弹性材料的体积电阻率对伸长率的变化相比实施例1的L30炭化木质素/硅橡胶复合材料变化程度显著更大，即对拉伸变形具有更好的响应特性。
图10示出了根据实施例2的G4L30石墨烯/炭化木质素/硅橡胶复合弹性导电材料在1Hz的拉伸频率下在拉伸伸长率为1％、3％和5％时的电阻率变化率曲线。由该图可见，G4L30材料的电阻率变化对外力导致的形变十分敏感。在伸长率为1％时，样品的电阻率变化可达到70％左右，当伸长率为5％时，电阻率变化达到350％以上，高于L30炭化木质素/硅橡胶复合材料的灵敏度。
5、形变传感材料的模拟桥梁变形的测定
图11示出了采用导电复合材料模拟检测桥梁变形的原理图。检测过程如下：测定条件为温度22℃，相对湿度为15％，无其他外部条件控制。所采用的检测设备为DMA-242-C动态力学分析仪，电化学工作站组成的测试系统。PVC板的尺寸为58*10*6(mm)，设备下压挠度为100μm，支点距离50mm，振动频率分别为1Hz和2Hz。
图12示出了将实施例2制得的G4L30石墨烯/炭化木质素/硅橡胶复合弹性导电材料作为传感材料的模拟桥梁检测结果。其中，桥梁受到模拟周期振动过程中，G4L30导电复合材料表现出良好的响应性能，灵敏度满足要求，响应信号强，微小的挠度形变(100μm)会使电阻率变化(Δρ/ρ)值达到250％左右。不同的振动频率下，样品响应值基本一致，说明采用G4L30石墨烯/炭化木质素/硅橡胶导电复合材料对桥梁振动的监测是可行的。
本发明是以炭化木质素以及石墨烯纳米材料为导电填料制备一种复合弹性体材料，将其固定于桥梁结构表面后，可实现对桥梁的长时间持续性监测。当桥梁产生应变或出现裂缝时，复合弹性体材料会产生不同程度的拉伸与压缩，进而产生电信号，可通过电信号变化进行动态连续分析获得桥梁的振动信号和频率特性，综合判断和跟踪桥梁结构性能变化，从而进行安全情况预报。
本发明的材料具有高精度、高灵敏、低成本、易施工的特性，可实现对结构缺陷部位的精确检查以及定量分析，具有重要理论意义和实用价值。
结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。

Claims (8)

1.一种形变传感材料，其特征在于，包括炭化木质素、聚二甲基硅氧烷，和可选的石墨烯。
2.根据权利要求1所述的形变传感材料，所述聚二甲基硅氧烷是具有成膜组分A和交联组分B的双组分，其中，成膜组分A是重均分子量为5000～20000的丙烯-二甲基硅氧烷预聚物，交联组分B是重均分子量为1000～10000的丙烯-二甲基硅烷预聚物。
3.根据权利要求2所述的形变传感材料，基于100重量份的成膜组分A，所述形变传感材料包括：炭化木质素5～40重量份，石墨烯0～10重量份。
4.根据权利要求1所述的形变传感材料，所述石墨烯为1～10层，尺寸为10～500nm。
5.根据权利要求2所述的形变传感材料，还包括：基于100重量份的所述成膜组分A，防老剂0.01～2重量份，阻燃剂0～1重量份。
6.根据权利要求5所述的形变传感材料，所述防老剂为重均分子量为300～10000的木质素，所述阻燃剂为磷酸铵、氯化铵中的一种或多种。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的形变传感材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、在800～1500℃的炭化温度下对木质素进行炭化处理，获得炭化木质素；
步骤2、将聚二甲基硅氧烷的成膜组分A与导电填料炭化木质素粉和可选的石墨烯充分混合；
步骤3：在步骤2所得的混合物中加入所述聚二甲基硅氧烷的交联组分B以及可选的防老剂和阻燃剂，再次充分混合；
步骤4：将步骤3所得的混合物采用铸膜方法制备导电薄膜，经过除气和热固化后得到所述形变传感材料。
8.根据权利要求7所述的制备方法，步骤4中，铸膜温度为0～80℃，除气压力为0～-0.1MPa，固化温度为80～120℃，固化时间为20～300分钟。
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