CN111534114A - 一种基于sebs和导电纳米材料的应力传感器制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种基于SEBS和导电纳米材料的应力传感器制备方法，属于应力传感器制备技术领域；所要解决的技术问题为：提供一种基于SEBS和导电纳米材料的应力传感器制备方法的改进；解决该技术问题采用的技术方案为：将导电纳米材料放入溶剂中进行超声分散；将分散好的材料进行干燥并且研磨至粉末状态；将粉末状导电材料、SEBS粉末和液体石蜡进行混合；将混合好的物质进行加热，再冷却至常温制备成导电橡胶传感器；本发明应用于导电橡胶传感器的制备领域。
Description
技术领域
本发明一种基于SEBS和导电纳米材料的应力传感器制备方法，属于应力传感器制备技术领域。
背景技术
随着各种纳米材料的应用，柔性可穿戴器件得到了广泛的发展和应用，柔性电子器件正成为未来电子产品发展的新趋势，不同于传统刚性电子器件，柔性电子器件能在一定空间范围的形变（扭转、压缩、拉伸）条件下保持正常工作；柔性电子器件中的柔性应力传感器具有灵敏度高、灵活性强等优点，可以更好地适应在使用过程中器件发生形变所带来电气性能的变化，并且很好地提高器件的机械性能，在医疗器件、机器人、显示器、传感器、通信器件、存储器、电子皮肤应用领域都有着良好的发展前景。
高导电性和高弹性传感器是柔性可穿戴器件的重要组成部分；目前研究者们使用多种具有优异电气和机械性能的导电纳米材料与弹性体，制作成可拉伸的导电纳米复合材料，在制备过程中，随着导电纳米材料在弹性体里添加，橡胶中的导电通路逐渐建成；但目前由该复合材料制备的传感器功能较为单一，无法根据实际需求调整传感器灵敏度，且使用的制作原料成本高，工艺复杂，制作出的传感器故障率较高，无法适应于大规模的批量生产。
发明内容
本发明为了克服现有技术中存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种基于SEBS和导电纳米材料的应力传感器制备方法的改进。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于SEBS和导电纳米材料的应力传感器制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：将导电纳米材料与溶剂混合并搅拌，再将搅拌得到的混合物放至冰浴条件下，进行20-40分钟超声分散处理，得到均匀悬浮液；
步骤二：将得到的悬浮液移至鼓风干燥箱中，在40-70℃的温度条件下挥发3-5小时，使溶剂挥发并干燥，将得到的固体导电纳米材料研磨为粉末状态；
步骤三：将导电纳米材料粉末、SEBS粉末与液体石蜡进行混合；
步骤四：将混合物在高温条件下加热至熔融状态；
步骤五：将熔融混合物放在常温下冷却固化，最终得到的弹性体即为导电橡胶应力传感器。
所述步骤一中使用的导电纳米材料具体为碳纳米管、石墨烯和Mxene的一种或多种混合物；所述步骤一中使用的溶剂具体为去离子水或乙醇。
所述步骤三中使用的材料混合比例具体为：所述SEBS粉末与液体石蜡的混合比例在1:2-1:5之间；所述SEBS粉末与导电纳米材料的混合比例在5:2-5:3之间。
所述步骤四中将混合物进行高温加热的过程为：将混合物放在不同形状的容器中进行塑形，然后使用压片对混合物进行按压，排出其中的空气，在225℃±5℃的条件下加热25-30分钟至熔融状态。
本发明相对于现有技术具备以下的有益效果：
一、本发明基于热塑性弹性体SEBS为骨架，通过加入敏感单元材料并且控制其与SEBS的比例，达到制备不同灵敏度和检测范围的橡胶传感器的目的；
二、本发明采用SEBS和敏感单元材料的混合，并且配备液体石蜡为增塑剂所使用的制备方法具有无毒、易操作、成本低廉、加工简单且可以用于大规模生产操作；
三、改善了传感器的一致性，可以直接和探测头相连进行测试，相对于传统利用导线相连传感器，本方法可以避免导线与传统传感器之间接触不良的问题。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步说明：
图1为本发明实施例基于SEBS和导电纳米材料的导电橡胶制备方法的流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明制备的导电橡胶应力传感器属于柔性传感器领域的一种，具体是基于热塑性弹性体SEBS和导电纳米材料结合制备的橡胶传感器；该种导电橡胶内部使用的导电纳米材料具体为碳纳米管和Mxene的混合物，制备过程中使用的溶剂具体为去离子水或乙醇，所述导电橡胶制备的具体步骤为：
1、使用1000-5000ul量程移液枪取30ml的溶剂（去离子水或乙醇）滴入到100ml烧杯中；
2、使用电子秤称量共计1g的碳纳米管和Mxene（质量比为4:1），将称量好的导电纳米材料倒入到装有30ml溶剂的烧杯中；
3、使用玻璃棒匀速搅拌达到悬浮液状态；
4、所述的悬浮液放入到细胞粉碎机中在冰浴条件下分散30min得到分散液；
5、所述的分散液在鼓风干燥箱60℃的条件下挥发3-5小时，将溶剂挥发掉，得到结块状的导电纳米材料；
6、所述的结块状导电纳米材料倒入到研磨钵中进行研磨，直到达到粉末状态。
基于上述步骤过程制备出的导电纳米材料粉末再经过相应处理可以得到应力传感器，具体的处理制备步骤为：
1、称量0.2g的导电纳米材料粉末倒入到烧杯中，再称量0.5g SEBS粉末导入到烧杯中，最后在烧杯中滴入1.5g液体石蜡并将三种混合物搅拌均匀；
2、将混合物倒入到长方体形的瓷方舟中，使用固体压片按压混合物，排出其多余的空气并且提高混合物的致密程度；
3、所述的混合物放置在箱式马弗炉中，在225℃的条件下加热25min至熔融状态；
4、所述的熔融状态混合物放置在常温条件下冷却固化，所得到的弹性体即为导电橡胶。
本发明制备的基于SEBS和导电纳米材料的导电橡胶可拉伸应力传感器具有良好的机械性能和电学性能，可以根据需求在加热前放入到不同形状的容器进行加热塑形，并且在大范围的应变条件下可以保持完整结构，保持较好的电导通路的电学性能。
最后需要说明的是：以上内容是对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其还可以对这些已描述的实施方式做出若干替代或变型，而这些替代或变型方式都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于SEBS和导电纳米材料的应力传感器制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：将导电纳米材料与溶剂混合并搅拌，再将搅拌得到的混合物放至冰浴条件下，进行20-40分钟超声分散处理，得到均匀悬浮液；
步骤二：将得到的悬浮液移至鼓风干燥箱中，在40-70℃的温度条件下挥发3-5小时，使溶剂挥发并干燥，将得到的固体导电纳米材料研磨为粉末状态；
步骤三：将导电纳米材料粉末、SEBS粉末与液体石蜡进行混合；
步骤四：将混合物在高温条件下加热至熔融状态；
步骤五：将熔融混合物放在常温下冷却固化，最终得到的弹性体即为导电橡胶应力传感器。
2.根据权利要求1所述的一种基于SEBS和导电纳米材料的应力传感器制备方法，其特征在于：所述步骤一中使用的导电纳米材料具体为碳纳米管、石墨烯和Mxene的一种或多种混合物；所述步骤一中使用的溶剂具体为去离子水或乙醇。
3.根据权利要求2所述的一种基于SEBS和导电纳米材料的应力传感器制备方法，其特征在于：所述步骤三中使用的材料混合比例具体为：所述SEBS粉末与液体石蜡的混合比例在1:2-1:5之间；所述SEBS粉末与导电纳米材料的混合比例在5:2-5:3之间。
4.根据权利要求3所述的一种基于SEBS和导电纳米材料的应力传感器制备方法，其特征在于：所述步骤四中将混合物进行高温加热的过程为：将混合物放在不同形状的容器中进行塑形，然后使用压片对混合物进行按压，排出其中的空气，在225℃±5℃的条件下加热25-30分钟至熔融状态。
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