[发明专利]石墨烯导电弹性体及其制备方法以及传感器

权利要求书

1.一种石墨烯导电弹性体，其特征在于，包括弹性基体及石墨烯三维网络结构，所述弹性基体中具有孔洞，所述孔洞之间的连通率为30％～80％，所述弹性基体中的所述孔洞的孔隙率为60％～90％，所述石墨烯三维网络结构填充在所述孔洞中，所述石墨烯三维网络结构中的石墨烯至少部分为本征石墨烯或经还原后的氧化石墨烯，单个所述孔洞的平均孔径为50μm～500μm，所述弹性基体中具有弹性基体材料和分散在所述弹性基体材料中的导电材料，所述导电材料用于将所述孔洞中的所述石墨烯三维网络结构串联起来。

2.根据权利要求1所述的石墨烯导电弹性体，其特征在于，所述弹性基体为类海绵状结构。

3.根据权利要求1所述的石墨烯导电弹性体，其特征在于，所述石墨烯三维网络结构为气凝胶结构。

4.根据权利要求1-3任一项所述的石墨烯导电弹性体，其特征在于，所述弹性基体中的弹性基体材料选自硅橡胶、天然橡胶、聚二甲基硅氧烷、丙烯酸酯弹性体、聚氨酯弹性体、丁腈橡胶、亚乙烯基氟化三氟乙烯、乙烯醋酸乙烯酯橡胶、氯化聚乙烯橡胶及聚酰胺橡胶中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的石墨烯导电弹性体，其特征在于，所述导电材料与所述弹性基体材料的质量比为(2～20):100。

6.根据权利要求5所述的石墨烯导电弹性体，其特征在于，所述导电材料选自碳材料、金属材料和导电聚合物中的一种或多种。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的石墨烯导电弹性体的制备方法，包括：

提供所述弹性基体，所述弹性基体中具有至少部分相互连通的孔洞；

将所述弹性基体浸入装有石墨烯水分散液的模具中进行冷冻成型，得到弹性基体石墨烯冷冻冰状复合结构；以及

将所述弹性基体石墨烯冷冻冰状复合结构在-200℃～-40℃下进行冷冻干燥使所述相互连通的孔洞中的所述石墨烯冷冻冰状结构形成石墨烯气凝胶三维网络结构。

8.根据权利要求7所述的石墨烯导电弹性体的制备方法，其特征在于，所述石墨烯水分散液中的石墨烯为氧化石墨烯，所述石墨烯水分散液中还包括还原剂，所述还原剂用于将所述氧化石墨烯还原。

9.根据权利要求8所述的石墨烯导电弹性体的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯在所述石墨烯水分散液中的浓度为2mg/mL～20mg/mL，所述还原剂的浓度为所述氧化石墨烯的0.5倍～2倍。

10.根据权利要求7-9任一项所述的石墨烯导电弹性体的制备方法，其特征在于，提供所述弹性基体的步骤包括：

将液态弹性基体材料、导电材料和致孔剂颗粒混合得到弹性基体浆料，所述致孔剂颗粒不溶于所述弹性基体浆料；

将所述弹性基体浆料在模具中进行固化得到弹性基体预制体；以及

用模板刻蚀剂处理所述弹性基体预制体，将所述弹性基体预制体中的所述致孔剂颗粒溶解而去除。

11.根据权利要求10所述的石墨烯导电弹性体的制备方法，其特征在于，所述致孔剂选自水溶性无机盐颗粒和有机聚合物颗粒中的至少一种。

12.根据权利要求11所述的石墨烯导电弹性体的制备方法，其特征在于，所述致孔剂为水溶性无机盐颗粒，所述弹性基体浆料中还包括有机溶剂，所述有机溶剂的质量与所述液态弹性材料的质量比为(0.01～2):1。

13.一种传感器，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的石墨烯导电弹性体或者如权利要求7-12任一项所述的石墨烯导电弹性体的制备方法制备得到的石墨烯导电弹性体，还包括电极，所述电极与所述石墨烯导电弹性体连接。