[发明专利]一种银纳米线修饰的柔性纤维传感器电极的制备方法

说明书

本发明涉及传感器领域，公开了一种银纳米线修饰的柔性纤维传感器电极的制备方法，通过溶液混合法制备柔性导电纤维，其中以苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物（苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物）为柔性基底，以聚3,4‑乙烯二氧噻吩‑聚苯乙烯磺酸‑石墨烯为导电材料，并以银纳米线修饰电极，得到一种基于银纳米线修饰的苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯/石墨烯/聚3,4‑乙烯二氧噻吩‑聚苯乙烯磺酸的柔性纤维传感器电极。本发明传感器电极可应用于医疗生物监测，环境和卫生监测等领域。

技术领域

本发明涉及传感器领域，尤其涉及一种银纳米线修饰的柔性纤维传感器电极的制备方法。

背景技术

传感器是人类自身对自然界各种感觉信息的探知，能够对不同信号和感知信息转化为可数字化、智能化的重要器件。在人类文明信息技术高速发展的过程中，传感器起到了越来越重的作用，是人类探索未知世界，同时也是人类了解现实世界，观察周边信息的重要手段之一。传感器是一种能把电、光、温度以及化学作用等非电学信号转化为电学信号的可调控的元器件。

石墨烯是一类新的碳二维纳米轻质材料，具有独特的单原子层二维晶体结构，大量的研究结果表明石墨烯具有已知材料最高的强度，大的比表面积比，优异的导电性和导热性等优异的性质，这些优异的性质也决定了它在诸如复合材料，电子器件，太阳能等诸多领域有着广泛的应用前景。

现有技术中多数是将导电材料复合到铂碳电极上，复合材料比较单一，导电性能不佳，存在缺陷，且不具有柔性，不能用于可穿戴设备，即不能更好的发挥传感器的实用价值。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种银纳米线修饰的柔性纤维传感器电极的制备方法。本发明以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物为薄膜柔性基底，将聚3,4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸与石墨烯进行复合得到柔性透明的导电薄膜，再将银纳米线进行修饰，为其在柔性传感器的应用开辟新径，与传统传感器相比具有更加优异的检测性能。

本发明的具体技术方案为：一种银纳米线修饰的柔性纤维传感器电极的制备方法，包括如下步骤：

（1）油性成膜溶液的配制：取苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物添加到三氯甲烷溶液中，搅拌后静置，使苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物完全溶解，得到油性成膜溶液，待用。

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯树脂兼有塑料和橡胶的特性，可以和水、弱酸、碱等接触，具有优良的拉伸强度，表面摩擦系数大，低温性能好，电性能优良，加工性能好等优点。

（2）球磨法制备石墨烯：在球磨罐中加入石墨粉和湿介质进行球磨，旋转托盘转速为2800-3200rpm，球磨时间为40-50h，开罐取出石墨烯加入盐酸清洗除去产物中多余杂质，在用去离子水洗净，冷冻干燥，得到固体石墨烯。

球磨法是一种机械剥离技术，绿色环保，操作简单，低成本。避免了由于氧化还原法使用强酸和水合肼等还原剂对实验操作人员和环境造成的潜在危害。

（3）聚3,4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸-石墨烯导电复合材料的制备：称取固体石墨烯加入到聚苯乙烯磺酸溶液中，超声分散，然后加入3,4-乙烯二氧噻吩单体，并在搅拌条件下逐滴加入三氯化铁溶液，继续搅拌反应10-14h，离心分离所得的墨绿色浆液，并分别用无水乙醇和蒸馏水反复清洗多次至洗涤液无色，收集固体，70-80℃下真空干燥10-14h，得到聚3,4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸-石墨烯导电复合材料。

聚3,4-乙烯二氧噻吩作为聚噻吩的衍生物，具有分子结构简单、能隙小、电导率高和透明度高等特点。为解决聚3,4-乙烯二氧噻吩的不溶不熔性，聚苯乙烯磺酸被引入聚3,4-乙烯二氧噻吩,形成了分散性和加工性良好的聚3,4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸悬浮液，聚3,4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸水溶液具有良好的成膜性和环境稳定性。