CN113654577A - 一种多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器及其制备方法 - Google Patents

一种多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器及其制备方法，该方法主要通过静电纺丝技术制备取向均一的PVDF纳米纤维膜，再通过磁控溅射和水热法沿着PVDF纤维任意曲率表面外延生长ZnO纳米棒，最后通过在纤维膜两侧旋涂Ag纳米线制备柔性电极，通过PU封装成多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器。本发明中多级核壳结构的ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器，当PVDF纳米纤维受到形变时，PVDF纳米纤维表面互锁的ZnO纳米棒相互作用产生大量形变产生大量的压电势，从而有效提高压电输出，且具有优异的电性能输出、柔性和透气性。

Description

一种多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器及其制 备方法
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，具体涉及到一种多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器及其制备方法。
背景技术
近年来，随着纳米材料和纳米技术的发展，通过可穿戴电子器件进行人体生理监测引起了人们极大的兴趣。基于不同的工作机理，压电式柔性传感器具有快响应、自供能、结构简单等优点，使其具有广泛的应用前景。压电复合材料结合了无机材料的高电性能和聚合物材料的柔性，是一种理想的柔性压电传感器材料。
目前，大量的研究集中在压电复合材料的微/纳米结构设计上，如多孔薄膜，纳米阵列，三角线形和金字塔形薄膜，旨在同时获得良好的电性能和柔性。然而，大多数压电薄膜仍存在低变形、低透气性和低损伤耐受性等缺陷，导致其适用性和兼容性较差，限制了其进一步的应用。
发明内容
针对上述不足，本发明的目的是提供一种多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器及其制备方法，可有效解决现有技术中存在的低变形、低透气性和低损伤耐受性的问题。
为达上述目的，本发明采取如下的技术方案：
本发明提供一种多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器的制备方法，包括以下过程：通过静电纺丝技术制备取向均一的PVDF纳米纤维膜，再通过水热法沿着PVDF纤维表面外延生长ZnO纳米棒，最后通过旋涂工艺于PVDF纤维两侧制备柔性电极，封装，制得多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器。
本发明中多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器可沿任意曲率的PVDF纤维表面生长，特别地，在PVDF纤维的高曲率表面外延也可实现生长。因此，本发明中多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器对生长表面的曲率并不受任何限制，具有更广的适用性。
进一步地，上述多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器的制备方法，具体包括以下步骤：
S1、PVDF纳米纤维膜的制备：将PVDF(聚偏氟乙烯)加入溶剂中，于50～70℃水浴1～3小时，得到PVDF前驱体溶液；再将PVDF前驱体溶液通过静电纺丝技术制备PVDF纳米纤维膜；
S2、PVDF纳米纤维膜表面ZnO种子层的制备：通过磁控溅射技术于S1所得的PVDF纳米纤维膜表面制备均匀覆盖的ZnO种子层；
S3、水热法生长ZnO纳米棒：将S2所得的表面覆盖有ZnO种子层的PVDF纳米纤维膜浸入到含有0.1M/L乌洛托品和0.1M/L硝酸锌的水溶液中，于80～95℃下生长5.5～7.5h，然后将PVDF纳米纤维膜取出并干燥；
S4、多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器的制备：通过旋涂Ag纳米线于S3所得的PVDF纳米纤维膜两侧制备柔性电极，然后于80～95℃下干燥4～7min，封装，即可制得多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器。
进一步地，S1中PVDF前驱体溶液中PVDF的质量分数为20％～35％。
进一步地，S1中溶剂为丙酮、二甲基乙酰胺(DMAc)、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、甲苯和乙酸乙酯中的至少一种，优选为体积比为1:1的丙酮和二甲基乙酰胺混合溶剂。
进一步地，S1中静电纺丝的工艺参数为：注射器采用20G针头，加载电压15～19kV，针头与板间距离为8～15cm，推进速度为0.01～0.04ml/min，温度为26～31℃，空气相对湿度为35～50％，纺丝时间为0.5～2h，滚筒转速为1400～1600rad/s，于35～50℃干燥11～13h，再于135～150℃下干燥1.5～3h，即可。
进一步地，S2中磁控溅射的工艺参数为：功率为50～70W，Ar与O2的流速比为35～45:1，溅射时间为1.5～3h，优选为功率为60W，Ar与O2的流速比为40:1，溅射时间为2h。
进一步地，S3中干燥参数为：80～95℃温度下干燥5～7h。
进一步地，S4中旋涂的工艺参数为：旋涂转速为1000～1100rad/s，旋涂时间为5～15s。
进一步地，S4中封装采用胶带封装；其中，胶带可选自BOPP胶带、布基胶带、牛皮纸胶带、美纹纸胶带、纤维胶带、PVC胶带或PU(聚氨脂)胶带，优选为PU胶带。
本发明还提供上述制备方法制得的多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器。
本发明中多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器的工作原理：初始状态时PVDF纤维薄膜不受外力，多级结构中互锁的ZnO棒没有相互作用，整体纤维膜没有压电输出；PVDF纤维薄膜受到均匀向下的压力或者形变时，互锁的ZnO棒受外力发生形变，基于压电效应会产生压电势，整体纤维膜会产生电性；外力去除或形变恢复后，形变的ZnO棒回复初始状态而不显电性，重复上述按压和分离的过程，基于PVDF纤维和ZnO纳米颗粒的协同作用，使得纤维薄膜表面产生相同电荷，从而实现检测和传感的功能。
本发明具有以下优点：
1、本发明提供了一种多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器的制备方法，通过将静电纺丝和水热生长法结合，在PVDF纳米纤维膜表面外沿生长ZnO纳米棒，有利于提高压电传感器的电性能输出，最终形成多级核壳结构的ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器，该制备方法新颖、操作简单且成本低廉；
2、本发明提供了一种多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器，以PVDF纤维表面外延生长的ZnO棒作为多级核壳结构，产生压电势是由于多级核壳结构中互锁ZnO棒的相互作用；当PVDF纳米纤维受到形变时，PVDF纳米纤维表面相互交叉的ZnO纳米棒相互作用产生大量形变产生大量的压电势，从而有效提高压电输出；
3、本发明中压电传感器中多级核壳结构使压电传感器具有更高的电性能输出、优异的柔性和透气性，可有效解决现有技术中存在的低变形、低透气性和低损伤耐受性的问题。
附图说明
图1为本发明中多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器的结构示意图(图1a)和传感器实物工作图(图1b)；
图2为本发明中多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维的扫描电镜图谱和EDS能谱图；
图3为本发明中多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器的开路电压(图3a)和短路电流测量(图3b)结果。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
因此，以下对提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本例提供了一种多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器的制备方法，包括以下步骤：
S1、静电纺丝PVDF前驱体溶液的配制：将PVDF溶于丙酮(5ml)和二甲基乙酰胺(5ml)的混合溶液中，然后在60℃水浴中2h，得到透明均一的PVDF纺丝前驱体溶液；其中，PVDF纺丝前驱体溶液中PVDF的质量分数为25％；
S2、PVDF纳米纤维膜的制备：将S1所配制PVDF前驱体溶液注入BD型注射器中，采用滚筒收丝器，得到取向均一的PVDF纳米纤维膜；纺丝参数为：注射器采用20G针头，加载电压17kV，针头与板间距离为10cm，推进速度为0.03ml/min，温度为26～31℃，空气相对湿度为35～50％，纺丝时间为1h，滚筒转速为1500rad/s，将所得膜在40℃烘箱中干燥12h，然后在140℃下干燥2h后即可；
S3、PVDF纳米纤维膜表面ZnO种子层的制备：通过磁控溅射在S2所得的PVDF纳米纤维膜表面制备均匀覆盖的ZnO种子层；其中，磁控溅射的功率为60W，Ar与O2的流速比为40:1，溅射时间为2h；
S4、水热法生长ZnO纳米棒：利用ZnO种子层覆盖的纤维膜具有良好的亲水性，将S3所得的表面覆盖有ZnO种子层的PVDF纳米纤维膜浸入到生长ZnO纳米棒的水溶液中，于85℃下生长6h，然后将PVDF纳米纤维膜在85℃烘箱中干燥6h；其中，水溶液中含有0.1M/L的乌洛托品和0.1M/L的硝酸锌；
S5、多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器的制备：采用旋涂Ag纳米线在纤维两侧制备柔性电极，然后在85℃烘箱中干燥5min，采用PU胶带将传感器封装，即可；旋涂的工艺为：旋涂转速为1000rad/s，旋涂时间为10s。
本例制得的多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器如图1所示，其中，图1a为结构示意图，图1b为本发明中传感器实物工作图。具体工作原理：初始状态时PVDF纤维薄膜不受外力，多级结构中互锁的ZnO棒没有相互作用，整体纤维膜没有压电输出；PVDF纤维薄膜受到均匀向下的压力或者形变时，互锁的ZnO棒受外力发生形变，基于压电效应会产生压电势，整体纤维膜会产生电性；外力去除或形变恢复后，形变的ZnO棒回复初始状态而不显电性，重复上述按压和分离的过程，基于PVDF纤维和ZnO纳米颗粒的协同作用，使得纤维薄膜表面产生相同电荷，从而实现检测和传感的功能。当外力作用越大，产生的压电电荷越多，传感器的信号越强，并展现良好的线性关系，从而实现较优异的检测效果。
实施例2
本例提供了一种多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器的制备方法，与实施例1的区别仅在于：S1中静电纺丝的工艺参数为：注射器采用20G针头，加载电压15kV，针头与板间距离为8cm，推进速度为0.01ml/min，温度为26～31℃，空气相对湿度为35～50％，纺丝时间为0.5h，滚筒转速为1400rad/s，于35℃干燥13h，再于150℃下干燥1.5h，即可；其余步骤及参数均相同。
实施例3
本例提供了一种多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器的制备方法，与实施例1的区别仅在于：S4、水热法生长ZnO纳米棒：利用ZnO种子层覆盖的纤维膜具有良好的亲水性，将S3所得的表面覆盖有ZnO种子层的PVDF纳米纤维膜浸入到生长ZnO纳米棒的水溶液中，于95℃下生长5.5h，然后将PVDF纳米纤维膜在95℃烘箱中干燥5h；其中，水溶液中含有0.1M/L的乌洛托品和0.1M/L的硝酸锌；其余步骤及参数均相同。
实验例
本例将实施例1所制得的多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器进行表征测试，如图2所示；其中，图2a为多级核壳结构ZnO/PVDF纤维的SEM图，图2b-d为多级纤维的EDS图。由图2可知，在纺丝高曲率表面外延生长了ZnO纳米棒，并且ZnO棒在纤维表面呈放射状均匀分布。
本例还对实施例1所制得的多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器进行压电测试：用电压计/安培计来分别测试测试器件按压和弯曲条件下的电性能，测试条件为：温度25℃，湿度60％。具体过程为：通过控制线性马达做周期性往返运动，在压电传感器上施加逐步增大的周期循环力，并对柔性压电纳米纤维膜传感器进行了开路电压和短路电流的测量，结果如图3所示，其中，图3a为多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器在线性马达作用下的开路电压测量结果，图3b为多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器在线性马达作用下的短路电流测量结果。
从图3实验结果可以看到，制得的多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器的开路电压具有约1.7V的峰峰值变化范围(在451kPa下)，而短路电流的电流密度的峰值达到了17nA。
本例中将外形尺寸为1cm*1cm的传感器用于机械外力的检测。
本发明中压电传感器中多级核壳结构在实际工作当中，压电输出与外加应力具有优异的线性关系，表明该传感器具有优异的传感性能。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本领域的技术人员不经创造性劳动即对所描述的具体实施例做的修改或补充或采用类似的方式替代仍属本专利的保护范围。

Claims (9)

1.一种多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器的制备方法，其特征在于，包括以下过程：通过静电纺丝技术制备取向均一的PVDF纳米纤维膜，再通过水热法沿着PVDF纤维表面外延生长ZnO纳米棒，最后通过旋涂工艺于PVDF纤维两侧制备柔性电极，封装，制得多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器。
2.如权利要求1所述的多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1、PVDF纳米纤维膜的制备：将PVDF(聚偏氟乙烯)加入溶剂中，于50～70℃水浴1～3小时，得到PVDF前驱体溶液；再将PVDF前驱体溶液通过静电纺丝技术制备PVDF纳米纤维膜；
S2、PVDF纳米纤维膜表面ZnO种子层的制备：通过磁控溅射技术于S1所得的PVDF纳米纤维膜表面制备均匀覆盖的ZnO种子层；
S3、水热法生长ZnO纳米棒：将S2所得的表面覆盖有ZnO种子层的PVDF纳米纤维膜浸入到含有0.1M/L乌洛托品和0.1M/L硝酸锌的水溶液中，于80～95℃下生长5.5～7.5h，然后将PVDF纳米纤维膜取出并干燥；
S4、多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器的制备：通过旋涂Ag纳米线于S3所得的PVDF纳米纤维膜两侧制备柔性电极，然后于80～95℃下干燥4～7min，封装，即可制得多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器。
3.如权利要求2所述的多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器的制备方法，其特征在于，所述S1中PVDF前驱体溶液中PVDF的质量分数为20％～35％。
4.如权利要求2所述的多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器的制备方法，其特征在于，所述S1中溶剂为丙酮、二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、甲苯和乙酸乙酯中的至少一种。
5.如权利要求2所述的多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器的制备方法，其特征在于，所述S1中静电纺丝的工艺参数为：注射器采用20G针头，加载电压15～19kV，针头与板间距离为8～15cm，推进速度为0.01～0.04ml/min，温度为26～31℃，空气相对湿度为35～50％，纺丝时间为0.5～2h，滚筒转速为1400～1600rad/s，于35～50℃干燥11～13h，再于135～150℃下干燥1.5～3h，即可。
6.如权利要求2所述的多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器的制备方法，其特征在于，所述S2中磁控溅射的工艺参数为：功率为50～70W，Ar与O2的流速比为35～45:1，溅射时间为1.5～3h。
7.如权利要求2所述的多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器的制备方法，其特征在于，所述S4中旋涂的工艺参数为：旋涂转速为1000～1100rad/s，旋涂时间为5～15s。
8.如权利要求2所述的多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器的制备方法，其特征在于，所述S4中封装采用胶带封装；其中，胶带可选自BOPP胶带、布基胶带、牛皮纸胶带、美纹纸胶带、纤维胶带、PVC胶带或PU胶带。
9.采用权利要求1-8任一项所述的多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器的制备方法制得的多级核壳结构ZnO/PVDF纳米纤维柔性压电传感器。
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Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102583504A (zh) * 2012-01-18 2012-07-18 山东大学 制备及调控表面粗化的ZnO纳米锥或纳米棒阵列的方法
CN102692288A (zh) * 2012-06-15 2012-09-26 青岛大学 一种柔性力敏传感器的制备方法
WO2015026928A1 (en) * 2013-08-20 2015-02-26 Cornell University Electrospinning to form nanofibers
CN105527014A (zh) * 2016-01-12 2016-04-27 湖北大学 基于pvdf纳米纤维的柔性振动传感器制作方法
CN107237043A (zh) * 2017-06-23 2017-10-10 苏州大学 负载取向氧化锌纳米棒的纤维膜的制备方法
CN107843364A (zh) * 2017-11-02 2018-03-27 上海交通大学 压力传感器、压力传感器阵列及其制备方法
CN108251971A (zh) * 2018-01-31 2018-07-06 西南交通大学 一种柔性压电纳米纤维膜及其制备方法和应用
CN109103023A (zh) * 2018-08-14 2018-12-28 河南大学 一种Sb-二氧化锡-AgNWs/CBS-GNs柔性薄膜太阳能电池及其制备方法
CN109731613A (zh) * 2018-12-29 2019-05-10 东莞市倍益清环保科技有限公司 一种PVDF/六棱柱形ZnO纳米线纤维膜及其制备方法和用途
CN109966538A (zh) * 2019-04-02 2019-07-05 南通大学 一种微电流伤口促愈抗菌敷料及其制备方法
CN110116982A (zh) * 2019-05-14 2019-08-13 山东大学 一种新型压电式压力传感器及其制备方法
CN111192965A (zh) * 2020-02-10 2020-05-22 苏州大学 柔性透明电极及其制备方法与由其制备的柔性太阳能电池
US20200232970A1 (en) * 2017-02-21 2020-07-23 Technion Research And Development Foundation Limited Biomimetic sensing platform unit
CN111755166A (zh) * 2020-06-17 2020-10-09 中国科学院深圳先进技术研究院 一种柔性图案化电极的制备和柔性电子设备
CN112587128A (zh) * 2020-11-16 2021-04-02 江南大学 一种基于氧化锌纳米棒结构的织物基底压电传感器及其制备方法
CN113046856A (zh) * 2021-04-08 2021-06-29 西安理工大学 一种具有高循环稳定性的压电光催化复合纤维的制备方法

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102583504A (zh) * 2012-01-18 2012-07-18 山东大学 制备及调控表面粗化的ZnO纳米锥或纳米棒阵列的方法
CN102692288A (zh) * 2012-06-15 2012-09-26 青岛大学 一种柔性力敏传感器的制备方法
WO2015026928A1 (en) * 2013-08-20 2015-02-26 Cornell University Electrospinning to form nanofibers
CN105527014A (zh) * 2016-01-12 2016-04-27 湖北大学 基于pvdf纳米纤维的柔性振动传感器制作方法
US20200232970A1 (en) * 2017-02-21 2020-07-23 Technion Research And Development Foundation Limited Biomimetic sensing platform unit
CN107237043A (zh) * 2017-06-23 2017-10-10 苏州大学 负载取向氧化锌纳米棒的纤维膜的制备方法
CN107843364A (zh) * 2017-11-02 2018-03-27 上海交通大学 压力传感器、压力传感器阵列及其制备方法
CN108251971A (zh) * 2018-01-31 2018-07-06 西南交通大学 一种柔性压电纳米纤维膜及其制备方法和应用
CN109103023A (zh) * 2018-08-14 2018-12-28 河南大学 一种Sb-二氧化锡-AgNWs/CBS-GNs柔性薄膜太阳能电池及其制备方法
CN109731613A (zh) * 2018-12-29 2019-05-10 东莞市倍益清环保科技有限公司 一种PVDF/六棱柱形ZnO纳米线纤维膜及其制备方法和用途
CN109966538A (zh) * 2019-04-02 2019-07-05 南通大学 一种微电流伤口促愈抗菌敷料及其制备方法
CN110116982A (zh) * 2019-05-14 2019-08-13 山东大学 一种新型压电式压力传感器及其制备方法
CN111192965A (zh) * 2020-02-10 2020-05-22 苏州大学 柔性透明电极及其制备方法与由其制备的柔性太阳能电池
CN111755166A (zh) * 2020-06-17 2020-10-09 中国科学院深圳先进技术研究院 一种柔性图案化电极的制备和柔性电子设备
CN112587128A (zh) * 2020-11-16 2021-04-02 江南大学 一种基于氧化锌纳米棒结构的织物基底压电传感器及其制备方法
CN113046856A (zh) * 2021-04-08 2021-06-29 西安理工大学 一种具有高循环稳定性的压电光催化复合纤维的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
杨维清等: "Hierarchically structured PVDF/ZnO core-shell nanofiers for self-powered physiological monitoring electronics", 《NANO ENERGY》 *

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