[发明专利]基于林状石墨烯交织网络的自修复传感器的制备方法

说明书

本发明公开了基于林状石墨烯交织网络的自修复传感器的制备方法，涉及石墨烯技术领域，本发明采用林状镍枝晶交织网络为生长模板，通过化学气相沉积方法沉积石墨烯，再将石墨烯转移后以柔性胶体包封，得到具有特殊林状交织结构的石墨烯网络；该石墨烯网络制作电极引线后，构成具自愈合性能的应变传感器，该应变传感器具有高灵敏、耐大应变、过载破坏后可修复的特点，在医疗诊断学、人造电子皮肤、仿生机器人、柔性触摸屏等的应用前景。

技术领域

本发明涉及石墨烯技术领域，尤其涉及基于林状石墨烯交织网络的自修复传感器的制备方法。

背景技术

应变式传感器是利用电阻应变效应的传感器，由弹性元件上粘贴电阻应变敏感元件构成。当被测物理量与弹性元器件发生作用时，传感器中弹性元件会发生变形从而引起应变敏感元件的电阻改变。利用转换电路将电阻信号转变成电量信号输出，通过分析电量信号获得被测物理量的信息。近年采用柔性材料的传感器迅速发展，以适应传感在医疗诊断学、人造电子皮肤、仿生机器人、柔性触摸屏等新兴领域的应用。

当使用柔性材料制作的传感器经历多次大应变变形后，内部损伤积累不可避免，自愈合/自修复材料可以很好的解决这个问题，然而目前的自愈合材料敏感元件，或依赖于外部条件或具有一定的触发条件，有不能正常使用的风险，自愈性能不稳定，抗应变能力和稳定性不能兼顾。

发明内容

本发明的提供基于林状石墨烯交织网络的自修复传感器的制备方法，通过在柔性基底上保留林状石墨烯交织网络的方法，在保证抗应变能力的基础上，给林状石墨烯交织网络预留了足够大的活动空间，使得被拉开的大量交织石墨烯片在柔性基底的作用下能够回到最初的状态，具备良好的自愈合性能。

基于林状石墨烯交织网络的自修复传感器的制备方法，包括：

S1、将林状镍枝晶交织网络放入酒精与丙酮等体积的混合溶液中，以200-400W的超声清洗40-80分钟，再用去离子水反复冲洗干净，之后用氩气吹干，获得清洗吹干的林状镍枝晶交织网络模板，将所述清洗吹干的林状镍枝晶交织网络作为生长模板，采用化学气相沉积法，生长温度1000~1010℃，甲烷流量30-40sccm，氢气流量10-20sccm，生长时间20-30分钟，冷却到室温，得到生长于所述生长模板上的林状石墨烯交织网络；

S2、将所述林状石墨烯交织网络的下端面和上端面分别缓慢浸入未固化的软凝胶内部并加热固化，浸入深度为所述林状石墨烯交织网络厚度的20%-30%，得到上下端面由凝胶包覆的林状石墨烯交织网络；

S3、将S2获得的所述上下端面由凝胶包覆的林状石墨烯交织网络注入刻蚀液体去除金属镍骨架，清洗干燥后，得到柔性基底上的林状石墨烯交织网络；

S4、在所述柔性基底上的林状石墨烯交织网络两侧涂覆银胶或者物理气相沉积金属薄膜作为电极，再从所述电极引出导线，在所述电极外层包覆硅橡胶或者聚二甲基硅氧烷，将所述硅橡胶或者聚二甲基硅氧烷置于50℃的鼓风干燥箱内干燥2小时，得到基于林状石墨烯交织网络的自修复传感器。

进一步的，所述林状镍枝晶交织网络厚度为0.3-2mm，孔密度为70%~90%，由镍枝晶晶簇构成。

进一步的，所述镍枝晶晶簇规格为直径10-200微米，长度2000-2500微米。

进一步的，所述未固化的软凝胶的制备方法包括：将聚二甲基硅氧烷及其硅烷偶联剂按质量比10:1混合均匀，自然流平10分钟，再真空脱气10分钟，即获得所述未固化的软凝胶。

进一步的，在所述S2中，所述加热固化为置于80℃的鼓风干燥箱内干燥60分钟。

进一步的，所述刻蚀液体包括浓度分别为0.1摩尔/升、0.07摩尔/升、0.01摩尔/升的过硫酸铵溶液。

进一步的，所述注入刻蚀液体的方法包括：