CN112456516B - 低温行星球磨NaCl颗粒及其制法和多孔柔性传感器 - Google Patents

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Abstract

一种低温行星球磨NaCl颗粒及其制法和多孔柔性传感器，属于无机材料制备和航空用多孔柔性传感器技术领域。低温行星球磨NaCl颗粒的制备方法采用低温球磨，通过控制球磨条件，得到高产出率、表面钝化的低温行星球磨NaCl颗粒，将其应用在制备多孔柔性传感器上，从而使得石墨烯基多孔柔性传感器孔径均匀，并且微隧道连接，能够提高传感器的压力敏感性。且NaCl易溶于水又不与柔性基材反应，在制备多孔柔性传感器时可以完全去除，绿色无污染。

Description

低温行星球磨NaCl颗粒及其制法和多孔柔性传感器
技术领域
本发明具体涉及一种低温行星球磨NaCl颗粒及其制法和多孔柔性传感器，是一种低温行星球磨NaCl颗粒制备技术和制备的低温行星球磨NaCl颗粒在石墨烯基多孔柔性传感器制备过程中的应用，属于无机材料制备和航空用多孔柔性传感器技术领域。
背景技术
航空用多孔柔性导电聚合物复合材料是飞机结构健康检测设备的重要材料，在医疗和健康监测等领域具有广阔的应用前景。随着具有柔性和可拉伸特性的新型压阻材料的发展，它们在航空结构和可穿戴电子设备的健康监测系统领域引起了广泛的关注。石墨烯，碳纳米管等新型增强材料的开发，让国内外研究人员看到了多孔柔性复合材料传感器的发展机会。随着电子皮肤、健康检测等对柔性器件的需求与要求都大大增加，高压力敏感性、高稳定性，适用于更多环境的柔性压力传感器也开始不断地问世。在航空航天领域中，飞行器可靠性主要就是由飞机健康监测和飞机维修来保证，而多孔柔性薄膜传感器是检测飞机机身和蒙皮等结构状态的重要检测工具，压力敏感性是反应柔性复合材料传感器性能的一个最重要的指标，它表明传感器性能的高低，决定其工作效率和测量精准度。而多孔柔性复合材料由于具有一定的内部空间，使其具有更高的环境变化相应，微小的感知变化都可以通过信号传导出来。
目前，许多学者对改善柔性传感器的压力敏感性进行了深入研究并取得了一定的成果。随着技术的进步，具备更高压力敏感性的多孔PDMS(聚二甲基硅氧烷)被人们开发出来，有望成为一种具备极高应用价值的绝缘介电层。孔结构可以通过PDMS膜中的可溶性颗粒发生溶解或通过反应形成气体而得到。而多孔传感器对孔径的要求十分严格，必须达到微通道、颗粒小且均匀。人工物理筛选的过程耗时且耗能，并且在整个过程中由于空气湿度、温度、盐碱性不同，会直接导致微溶。筛子磨损也会导致孔径不均匀，容易产生较大的实验误差。直接影响传感器导电稳定性。受压时，不同位置孔径大小不同，压力敏感性存在很大差异。现有技术中，采用的可溶性颗粒均为无机盐颗粒，因为NaCl经济实惠，材料易得，易于操作，并且绿色无污染的优点，无机盐颗粒倾向选择NaCl颗粒。而现有的无机盐颗粒的制备方法多采用物理研磨筛选法，比如手动研磨法、普通球磨法和蒸汽侵蚀法，这些方法的物产率较低，耗时长，半径不均，受空气湿度温度影响较大，不利于实现高效、快速的制备NaCl颗粒，极大程度阻碍了后续多孔柔性传感器的研究。
因此，本发明提出了一种工艺简单，成本低廉，适合工业化生产，且可以在控制低温环境下制备高产出率、表面钝化且可应用于生成微隧道效应的NaCl颗粒的新方法，并将该制备的NaCl用于制备石墨烯基多孔柔性传感器，提高其压力敏感性，避免了因孔径不均匀产生的缺陷。
发明内容
针对现有技术中，制备NaCl颗粒现多采用物理研磨筛选法，其物产率较低，耗时长，半径不均，受空气湿度温度影响较大的技术问题，本发明提供了一种低温行星球磨NaCl颗粒及其制法和多孔柔性传感器，采用低温行星球磨法制备的NaCl颗粒，具有高产出率、表面钝化的特点，可应用于石墨烯基多孔柔性传感器上，起到孔洞间微隧道连接的作用。采用该NaCl颗粒对石墨烯-PDMS复合材料膜进行多孔处理，得到的多孔柔性石墨烯-PDMS复合材料膜，因为NaCl颗粒均匀，形成的微隧道作用，使得制备的多孔柔性材料其孔径之间仅仅是点对点接触，且NaCl易溶于水又不与柔性基材反应，故可以完全去除，生活中常用且绿色无污染。
本发明的一种低温行星球磨NaCl颗粒的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：装料
将NaCl放入行星球磨机中的球磨罐中，球磨罐中加入研磨球，密封；球料质量比为：研磨球：NaCl＝(20～40)：1；
步骤2：置换
向球磨罐中通入干燥的惰性气体，排出球磨罐中的空气，使得球磨罐中置于惰性气体环境，密封；
步骤3：低温球磨
向行星球磨机中通入冷却介质，维持球磨过程的温度为-15℃～20℃，球磨罐的公转速度为300～500r/min，球磨时间为1～5h；
步骤4：后处理
球磨后，自然升温至室温，分离研磨球和球磨后物料，并对得到球磨后物料进行筛选去除磨渣，得到低温行星球磨NaCl颗粒。
所述的步骤1中，研磨球选用氧化锆球、玛瑙球、刚玉球、碳化钨球中的一种，优选为氧化锆球；研磨球直径选用4～10mm规格内的研磨球，优选为10mm规格氧化锆球、8mm规格氧化锆球和4mm规格的氧化锆球中的一种。
所述的步骤1中，球磨罐的物料体积填充度为10～30％。
所述的步骤2中，惰性气体为氮气或氩气，优选为氮气。
所述的步骤3中，球磨罐自转和公转的速度比为(1～2):(2～1)，优选为2:1。
制备的低温行星球磨NaCl颗粒，得到需要的NaCl颗粒粒径区间的产率为80～95％，且目标产物表面钝化后，颗粒圆滑。
本发明的低温行星球磨NaCl颗粒的制备方法，采用的装置为行星球磨机，在行星球磨机外侧设置有保温装置。
本发明的低温行星球磨NaCl颗粒的应用，应用于制备多孔柔性传感器，更具体的为石墨烯基多孔柔性传感器。
一种石墨烯基多孔柔性传感器，采用上述的低温行星球磨NaCl颗粒进行制备，其制备方法包括以下步骤：
步骤一：NaCl可牺牲模具的制备
将上述球磨得到的目标产物低温行星球磨NaCl颗粒填充在硅胶模具中，通过压力块进行初步加压，使得低温行星球磨NaCl颗粒之间相接触，并通过水雾法浸湿低温行星球磨NaCl颗粒，自然风干得到NaCl可牺牲模具；
步骤二：石墨烯-PDMS柔性导电基材浇筑NaCl可牺牲模具
将流动性的石墨烯-PDMS均匀混合物，浇筑在NaCl可牺牲模具上，并使其完全浸泡NaCl可牺牲模具，等待固化，固化后，得到固化产物；
步骤三：去除NaCl颗粒生成微隧道孔结构
将固化产物进行切边处理，使部分NaCl颗粒暴露出来，并放入水中浸泡，当NaCl颗粒完全溶解，得到具有微通道效应的石墨烯基多孔柔性传感器。
所述的步骤一中，加压压力为1～2N。
所述的步骤一中，水雾法浸湿的工艺条件为：采用香水式喷雾器，距离低温行星球磨NaCl颗粒15～20cm处，向低温行星球磨NaCl颗粒喷水雾5～8次，进行浸润。
所述的步骤一中，所述的香水式喷雾器，其喷水雾量为0.1～1mL/次。
所述的步骤二中，所述的流动性的石墨烯-PDMS均匀混合物，混合比例为：根据制备的石墨烯基多孔柔性传感器确定。
所述的步骤三中，水中浸泡时间优选为24h以上。
一种石墨烯基多孔柔性传感器，当压力为0.5N时，具有微隧道效应均匀孔结构的石墨烯基多孔柔性传感器，其电阻变化率为55.2±3％，相对于非均匀孔结构至少提高了50％；当压力为1N时，石墨烯基多孔柔性传感器的电阻变化率为69.6±4.8％，相对于非均匀孔结构至少提高了13.4％；当压力为2N时，石墨烯基多孔柔性传感器电阻变化率为88.8±4％，相对于非均匀孔结构至少提高了19.5％。
本发明的有益效果：
1.本发明所述方法制备得到的低温行星球磨NaCl颗粒，其产出率高、表面钝化，可应用于石墨烯基多孔柔性传感器上，起到颗粒间微隧道连接的作用，从而使得石墨烯基多孔柔性传感器孔径均匀，并且微隧道连接，能够提高传感器的压力敏感性。
2.本发明所述低温行星球磨NaCl颗粒的制备方法所用到的原料易得、成本低，并极大程度简化了制备工艺流程。同时将制备时间大大缩短。
3.本发明的低温行星球磨NaCl颗粒制备方法中，整个工艺操作在干燥N2条件下进行，减少了材料因制备过程中的水解及氧化带来的杂相的生成，制备过程简单、直观可控；设备要求低，易于实现大规模生产。
4.本发明的低温行星球磨NaCl颗粒制备方法中，为了更充分的防止颗粒在研磨产生的高温环境中变软变粘变质，改进优化常规的行星球磨机，采用蒸汽制冷压缩装置，使物料一直处于低温环境，避免长时间快速运转导致罐内由于碰撞，摩擦导致局部高温致使颗粒融化或微融变形。
5.本发明的低温行星球磨NaCl颗粒制备方法中，所用球材为氧化锆球而不是传统的不锈钢球，球质更为坚硬，球体本身抗磨损性强而且一定程度上避免了钢球碰撞产生微火花导致局部升温融化盐颗粒。
6.采用本发明的低温行星球磨法制备的NaCl颗粒进行后续石墨烯基多孔柔性传感器的制备，能够使得其孔径之间仅仅是点对点接触，且NaCl易溶于水又不与柔性基材反应，故可以完全去除，生活中常用且绿色无污染，其制备的石墨烯基多孔柔性传感器压力敏感性强。
附图说明
图1是本发明低温环境下行星球磨机的结构示意图；
图中，1为电机，2为传动装置，3为底座，4为主盘，5为球磨罐，6为保温罩，7为冷气，8为蒸汽制冷压缩装置。
图2是本发明行星球磨机球磨罐部分的结构示意图；
图中，501为氧化锆球，502为NaCl颗粒。
图3是本发明所能实现的颗粒均匀、应用于微隧道连接示意图。
图4是本发明制备的低温行星球磨NaCl颗粒的不同粒径产出物产率图。
图5是本发明实施例1制备的低温行星球磨NaCl颗粒的显微镜图片；(a)为球磨前，(b)为球磨后。
图6是本发明实施例2制备的低温行星球磨NaCl颗粒的显微镜图片；(a)为球磨前，(b)为球磨后。
图7是表征本发明采用低温行星球磨NaCl颗粒制备的具有微隧道效应的石墨烯基多孔柔性传感器相对于孔径不均未采用本发明制备的传感器对压力敏感性提升的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的应用范围并不限于所述内容。
以下实施例中，采用的行星球磨机的型号为：F-P4000。
以下实施例中，采用的NaCl原料为分析纯的NaCl颗粒。
以下实施例中，PDMS道康宁SYLGARD 184。
以下实施例中，采用的低温环境下行星球磨机的结构示意图见图1，行星球磨机内设置有四个球磨罐，球磨罐5设置在主盘4上，球磨罐5和主盘4设置在底座3上，底座3通过传功装置2和电机1相连；球磨罐5、主盘4、底盘3和传动装置2均设置在保温罩6内，保温罩6形成的空间和蒸汽制冷压缩装置8连接，蒸汽制冷压缩装置8内盛装有冷气7。
实施例1
一种用于多孔柔性材料的低温行星球磨NaCl颗粒的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：将原始的平均尺寸为232.4μm的NaCl颗粒502放入行星球磨机的球磨罐5中，球磨罐5中加入直径为10mm的氧化锆球501，球料质量比为30:1。上紧密封螺丝，完成装置封闭，其球磨罐部分的结构示意图见图2；其中，原始的平均尺寸为232.4μm的NaCl颗粒502的显微镜图片见图5(a)；
步骤2：向放置好物料的球磨罐内部注入干燥的氮气，将排气管道的开关活塞旋转至开放状态，使内部空气排出；注满氮气之后，将开关活塞旋转至关闭状态，同时装好进气管道密封塞。
步骤3：打开蒸汽制冷压缩装置8，让冷气7源源不断的进入带有保温罩6的行星球磨机，带走研磨产生的热量，使物料一直处于低温环境中。
步骤4：球磨机以转速350r/min，球磨温度为-15℃开始研磨，球磨时间为1h，球磨过程中，维持球磨温度为-15～20℃范围内。
步骤5：球磨完毕，自然升温至室温，取出装置中球磨后物料，分离研磨球，进行筛分去除磨渣，得到平均晶粒尺寸为124.6μm的NaCl颗粒，球磨后物料的不同粒径产出物产率图见图4，粒度分布图接近正态分布，说明制备的NaCl一致性好，其颗粒形貌见图3，通过图3可以看出，其能够实现颗粒均匀、应用于微隧道连接。制备的目标粒径为124μm的NaCl颗粒的产率为84.2％。球磨后制备的低温行星球磨NaCl颗粒见图5(b)。
实施例2
步骤1：将原始的平均尺寸为232.4μm的NaCl颗粒放入行星球磨机的球磨罐中，球磨罐中加入直径为8mm的氧化锆球，球料质量比为30:1。上紧密封螺丝，完成装置封闭；其中，原始的平均尺寸为232.4μm的NaCl颗粒的显微镜图片见图6(a)；
步骤2：在放置好物料的球磨罐中，往内部注入干燥的氮气，将排气管道的开关活塞旋转至开放状态，使内部空气排出；注满氮气之后，将开关活塞旋转至关闭状态，同时装好进气管道密封塞。
步骤3：打开蒸汽制冷压缩装置，让冷气源源不断的进入带有保温罩的行星球磨机，带走研磨产生的热量，使物料一直处于低温环境中。
步骤4：球磨机以转速350r/min，球磨温度为-15℃开始研磨，球磨时间为2h，球磨过程中，维持球磨温度为-15～20℃范围内。
步骤5：球磨完毕，自然升温至室温，取出装置中球磨后物料，分离研磨球，进行筛分去除磨渣，得到平均晶粒尺寸为101.3μm的NaCl颗粒，球磨后物料的不同粒径产出物产率图见图4，制备的目标粒径为100μm的NaCl颗粒的产率为84.9％，球磨后制备的低温行星球磨NaCl颗粒见图6(b)。
实施例3
步骤1：将原始的平均尺寸为232.4μm的NaCl颗粒放入行星球磨机的球磨罐中，球磨罐中加入直径为4mm的氧化锆球，球料质量比为30:1。上紧密封螺丝，完成装置封闭；
步骤2：在放置好物料的球磨罐中，往内部注入干燥的氮气，将排气管道的开关活塞旋转至开放状态，使内部空气排出；注满氮气之后，将开关活塞旋转至关闭状态，同时装好进气管道密封塞。
步骤3：打开蒸汽制冷压缩装置，让冷气源源不断的进入带有保温罩的行星球磨机，带走研磨产生的热量，使物料一直处于一个低温环境中。
步骤4：球磨机以转速350r/min球磨温度为-15℃开始研磨，球磨时间为1h，球磨过程中，维持球磨温度为-15～20℃范围内。
步骤5：球磨完毕，自然升温至室温，取出装置中球磨后物料，分离研磨球，进行筛分去除磨渣，得到平均晶粒尺寸为84.4μm的NaCl颗粒，制备的球磨后物料的不同粒径产出物产率图见图4，制备的目标粒径为84μm的NaCl颗粒的产率为90.2％。
实施例4
步骤1：将原始的平均尺寸为232.4μm的NaCl颗粒放入行星球磨机的球磨罐中，球磨罐中加入直径为4mm的氧化锆球，球料质量比为20:1。上紧密封螺丝，完成装置封闭；
步骤2：在放置好物料的球磨罐中，往内部注入干燥的氮气，将排气管道的开关活塞旋转至开放状态，使内部空气排出；注满氮气之后，将开关活塞旋转至关闭状态，同时装好进气管道密封塞。
步骤3：打开蒸汽制冷压缩装置，让冷气源源不断的进入带有保温罩的行星球磨机，带走研磨产生的热量，使物料一直处于一个低温环境中。
步骤4：球磨机以转速350r/min，球磨温度为-15℃开始研磨，球磨时间为1h，球磨过程中，维持球磨温度为-15～20℃范围内。
步骤5：球磨完毕，自然升温至室温，取出装置中球磨后物料，分离研磨球，进行筛分去除磨渣，得到平均晶粒尺寸为113.5μm的NaCl颗粒，球磨后物料的不同粒径产出物产率图见图4，制备的目标粒径为113μm的NaCl颗粒的产率为85.3％。
实施例5
步骤1：将原始的平均尺寸为232.4μm的NaCl颗粒放入行星球磨机的球磨罐中，球磨罐中加入直径为4mm的氧化锆球，球料质量比为40:1。上紧密封螺丝，完成装置封闭；
步骤2：在放置好物料的球磨罐中，往内部注入干燥的氮气，将排气管道的开关活塞旋转至开放状态，使内部空气排出；注满氮气之后，将开关活塞旋转至关闭状态，同时装好进气管道密封塞。
步骤3：打开蒸汽制冷压缩装置，让冷气源源不断的进入带有保温罩的行星球磨机，带走研磨产生的热量，使物料一直处于一个低温环境中。
步骤4：球磨机以转速350r/min，球磨温度为-15℃开始研磨，球磨时间为1h，球磨过程中，维持球磨温度为-15～20℃范围内。
步骤5：球磨完毕，自然升温至室温，取出装置中物质，分离研磨球，得到平均晶粒尺寸为75.7μm的NaCl颗粒，制备的低温行星球磨NaCl颗粒的粒径分布图见图4。制备的目标粒径为75μm的NaCl颗粒的产率为92％。
实施例6
步骤1：将纯净的NaCl颗粒放入行星球磨机的球磨罐中，球磨罐中加入直径为10mm的氧化锆球，球料质量比为m(氧化锆球)：m(NaCl)＝30:1。上紧密封螺丝，完成装置封闭；其中，球磨罐的容器填充度为20％。
步骤2：在放置好物料的球磨罐中，往内部注入干燥的氮气，将排气管道的开关活塞旋转至开放状态，使内部空气排出；注满氮气之后，将开关活塞旋转至关闭状态，同时装好进气管道密封塞。
步骤3：打开蒸汽制冷压缩装置，让冷气源源不断的进入带有保温罩的行星球磨机，带走研磨产生的热量，使物料一直处于一个低温环境中。
步骤4：当球磨罐中温度达到-10℃，主盘以转速400r/min，球磨罐以自转为800r/min，开始研磨，球磨时间为2h，维持球磨过程中温度为-10℃～0℃范围内。
步骤5：球磨完毕，自然升温至室温，取出装置中球磨后物料，分离研磨球，进行筛分去除磨渣，即可得到粒径均匀的NaCl颗粒。其制备的NaCl颗粒平均粒径为123.3μm，目标产物124μm的产率为85.2％。
对比例1
一种NaCl颗粒的制备方法，同实施例1，不同之处在于：
采用的球料比为：10:1，其制备的NaCl颗粒平均粒径为127.7μm，较实施例1粗糙。目标产物124μm的产率为65.6％，较实施例1低。
对比例2
一种NaCl颗粒的制备方法，同实施例1，不同之处在于：
采用的研磨球为不锈钢球，直径为20mm，则制备的NaCl颗粒平均粒径为130.4μm，较实施例1粗糙。目标产物124μm的产率为67.3％，较实施例1低。
对比例3
一种NaCl颗粒的制备方法，同实施例1，不同之处在于：
在步骤3中，球磨过程中，不通入冷却介质进行球磨，则得到的NaCl颗粒平均粒径为143.7μm，较实施例1粗糙。目标产物124μm的产率为45.1％，较实施例1低。
应用例1
将实施例1制备的低温行星球磨NaCl颗粒用于制备石墨烯基多孔柔性传感器，其制备方法为：
步骤一：NaCl可牺牲模具的制备
将上述实施例1球磨得到的124.6μm NaCl颗粒填充在根据制备的石墨烯基多孔柔性传感器形状制备的硅胶模具中，通过压力块进行初步加压，施加压力为2N，使得NaCl颗粒之间相接触，并通过简易香水式喷雾器于20厘米高处向下喷水雾5～8次浸润硅胶模具中的(水雾法)浸湿NaCl颗粒，自然风干得到NaCl可牺牲模具。
步骤二：石墨烯-PDMS柔性导电基材浇筑NaCl可牺牲模具
(1)采用热膨胀结合超声剥离法，制备石墨烯；
(2)将制备的石墨烯和PDMS的A组分混合，通过超声震荡法使石墨烯分散均匀，再加入PDMS固化剂组分B，机械搅拌均匀得到还具有流动性的石墨烯-PDMS均匀混合物；
(3)在未固化时，将流动性石墨烯-PDMS均匀混合物浇筑在步骤一的NaCl可牺牲模具上，并使其完全浸泡NaCl可牺牲模具，等待固化，固化后，得到固化产物。
步骤三：去除NaCl颗粒生成微隧道孔结构
将固化产物进行切边处理，并放入水中浸泡，等待NaCl被完全溶解，得到具有微通道效应的石墨烯基多孔柔性传感器。
制备的石墨烯基多孔柔性传感器，在施加1N的压力时，其电阻变化率为64.8％
应用例2
一种石墨烯基多孔柔性传感器的制备方法，同应用例1，不同之处在于，采用实施例2制备的NaCl颗粒，其孔径为101.3μm，制得的石墨烯基多孔柔性传感器孔结构更加致密，在施加1N的压力时，其电阻变化率为68.3％，较应用例1来说传感器的压力敏感性更佳。
对比例4
一种石墨烯基多孔柔性传感器，其制备方法同应用例1，不同之处在于：直接采用原始的平均尺寸为232.4μm的NaCl颗粒502替换实施例1制备的低温行星球磨NaCl颗粒用于制备石墨烯基多孔柔性传感器，其制备的石墨烯基多孔柔性传感器在施加1N的压力时，其电阻变化率为62.7％，较应用例1和应用例2石墨烯基多孔柔性传感器的压力敏感性差一些，其对比图见图7。

Claims (9)

1.一种低温行星球磨NaCl颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：装料
将NaCl放入行星球磨机中的球磨罐中，球磨罐中加入研磨球，密封；球料质量比为：研磨球：NaCl=(20~40)：1；
研磨球选用氧化锆球、玛瑙球、刚玉球、碳化钨球中的一种；研磨球直径选用4~10mm规格内的研磨球；
步骤2：置换
向球磨罐中通入干燥的惰性气体，排出球磨罐中的空气，使得球磨罐中置于惰性气体环境，密封；
步骤3：低温球磨
向行星球磨机中通入冷却介质，维持球磨过程的温度为-15℃~20℃，球磨罐的公转速度为300~500r/min，球磨时间为1~5h；
步骤4：后处理
球磨后，自然升温至室温，分离研磨球和球磨后物料，并对得到球磨后物料进行筛选去除磨渣，得到低温行星球磨NaCl颗粒。
2.根据权利要求1所述的低温行星球磨NaCl颗粒的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中，球磨罐的物料体积填充度为10~30%。
3.根据权利要求1所述的低温行星球磨NaCl颗粒的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中，球磨罐自转和公转的速度比为(1~2):(2~1)。
4.一种低温行星球磨NaCl颗粒，其特征在于，采用权利要求1~3任意一项所述的制备方法制得，制备的低温行星球磨NaCl颗粒，得到需要的NaCl颗粒粒径区间的产率为80~95%，且目标产物表面钝化后，颗粒圆滑。
5.根据权利要求4所述的低温行星球磨NaCl颗粒的应用，其特征在于，将低温行星球磨NaCl颗粒应用于制备石墨烯基多孔柔性传感器。
6.一种石墨烯基多孔柔性传感器的制备方法，其特征在于，所述的石墨烯基多孔柔性传感器采用权利要求4所述的低温行星球磨NaCl颗粒进行制备，石墨烯基多孔柔性传感器的制备方法包括以下步骤：
步骤一：NaCl可牺牲模具的制备
将上述球磨得到的目标产物低温行星球磨NaCl颗粒填充在硅胶模具中，通过压力块进行初步加压，使得低温行星球磨NaCl颗粒之间相接触，并通过水雾法浸湿低温行星球磨NaCl颗粒，自然风干得到NaCl可牺牲模具；
步骤二：石墨烯-PDMS柔性导电基材浇筑NaCl可牺牲模具
将流动性的石墨烯-PDMS均匀混合物，浇筑在NaCl可牺牲模具上，并使其完全浸泡NaCl可牺牲模具，等待固化，固化后，得到固化产物；
步骤三：去除NaCl颗粒生成微隧道孔结构
将固化产物进行切边处理，使部分NaCl颗粒暴露出来，并放入水中浸泡，当NaCl颗粒完全溶解，得到具有微通道效应的石墨烯基多孔柔性传感器。
7.根据权利要求6所述的石墨烯基多孔柔性传感器的制备方法，其特征在于，所述的步骤一中，加压压力为1~2N。
8.根据权利要求6所述的石墨烯基多孔柔性传感器的制备方法，其特征在于，所述的步骤一中，水雾法浸湿的工艺条件为：采用香水式喷雾器，距离低温行星球磨NaCl颗粒15~20cm处，向低温行星球磨NaCl颗粒喷水雾5~8次，进行浸润；所述的香水式喷雾器，其喷水雾量为0.1~1mL/次。
9.一种石墨烯基多孔柔性传感器，其特征在于，采用权利要求6-8任意一项所述的石墨烯基多孔柔性传感器的制备方法制得；当压力为0.5N时，具有微隧道效应均匀孔结构的石墨烯基多孔柔性传感器，其电阻变化率为55.2±3%，当压力为1N时，石墨烯基多孔柔性传感器的电阻变化率为69.6±4.8%，当压力为2N时，石墨烯基多孔柔性传感器电阻变化率为88.8±4%。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1415151A (en) * 1972-01-14 1975-11-26 Fisons Ltd Potassium chloride
JP2004305981A (ja) * 2003-04-10 2004-11-04 Chuo Kakoki Shoji Kk ナノレベルの超微粒子を製造するための水冷式遊星運動型ボールミル粉砕機およびその温度制御方法
CN101264902A (zh) * 2008-04-17 2008-09-17 西北工业大学 微米粒径的多孔氯化钠及其制备方法
CN101979317A (zh) * 2010-10-09 2011-02-23 武汉理工大学 纳米晶硅粉的低温球磨制备方法
CN103043949A (zh) * 2012-12-28 2013-04-17 河南省盐业总公司 以氯化钠为基材的新型装饰材料的制造方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3328398A1 (en) * 2015-07-29 2018-06-06 Nestec S.A. Fast-dissolving, co-crystalline forms of sodium chloride

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1415151A (en) * 1972-01-14 1975-11-26 Fisons Ltd Potassium chloride
JP2004305981A (ja) * 2003-04-10 2004-11-04 Chuo Kakoki Shoji Kk ナノレベルの超微粒子を製造するための水冷式遊星運動型ボールミル粉砕機およびその温度制御方法
CN101264902A (zh) * 2008-04-17 2008-09-17 西北工业大学 微米粒径的多孔氯化钠及其制备方法
CN101979317A (zh) * 2010-10-09 2011-02-23 武汉理工大学 纳米晶硅粉的低温球磨制备方法
CN103043949A (zh) * 2012-12-28 2013-04-17 河南省盐业总公司 以氯化钠为基材的新型装饰材料的制造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Porous Polydimethylsiloxane−Silver Nanowire Devices for Wearable Pressure Sensors;Li Dan et al;《ACS Applied Nano Materials》;20190712;第2卷;第4869-4878页 *

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