[发明专利]炭黑/多孔PDMS的制备方法及其在电阻式柔性压力传感器上的应用

说明书

本发明公开了炭黑/多孔PDMS的制备方法及其在电阻式柔性压力传感器上的应用，该方法是将PDMS预聚物与固化剂混合后，涂到玻璃衬底上。将粉末模板均匀撒到未固化的PDMS层上，升温固化。然后将PDMS浸泡在去离子水中，得到多孔PDMS层。接下来均匀涂覆上炭黑导电溶液。该制备方法操作简便，成本低廉。采用本发明方法制得的炭黑/多孔PDMS制备的电阻式柔性压力传感器的形状、大小均可调，采用本发明炭黑/多孔PDMS制备的电阻式柔性压力传感器能够用于微小的机械运动和人体生理信号的检测，包括微弱的气流吹动、吞咽动作、手指触碰、发音。

技术领域

本发明涉及多孔PDMS，尤其涉及炭黑/多孔PDMS的制备方法及其在电阻式柔性压力传感器上的应用。

背景技术

近年来，由于聚合物泡沫具有良好的弹性特性，因此，以导电纳米材料包覆多孔聚合物为材料的柔性压阻式压力传感器引起了人们的广泛关注。然而，聚合物泡沫材料易碎，这导致器件在长时间的循环测试中稳定性较差。因此，人们开发了简单的模板法来制备多孔薄膜。在过去的几年中，人们利用牺牲粉末模板(如氯化钾、氯化钠和糖)制备了多种可压缩和柔性的PDMS海绵。柔性导电海绵也可以采用牺牲粉末模板法，在海绵制备过程中加入导电纳米材料，或在海绵制备后滴涂导电溶液。基于银纳米线/多孔PDMS、多壁CNTs/多孔PDMS模板法的柔性压力传感器性能有所提高。然而，目前还没有通过模板法研究基于炭黑/多孔PDMS的电阻式柔性压力传感器，也没有系统研究模板粉末孔径对压力传感器性能的影响。

发明内容

本发明的目的是提供炭黑/多孔PDMS的制备方法及其在电阻式柔性压力传感器上的应用。该方法操作简单，采用该方法制备的炭黑/多孔PDMS制备的电阻式柔性压力传感器能够用于微小的机械运动和人体生理信号的检测。

为了解决现有技术存在的问题，本发明采用的技术方案如下：

炭黑/多孔PDMS的制备方法，包括以下步骤：

①将PDMS预聚物和固化剂按照重量份数比为10:1的比例进行充分混合均匀，形成PDMS前驱体；

②将PDMS前驱体涂覆在玻璃衬底；

③将粉末模板均匀涂到未固化的PDMS层上，

④将涂有粉末模板的PDMS放置在鼓风干燥箱中80 °C烘干 2 小时；

⑤将渗透了粉末模板的 PDMS从鼓风干燥箱中取出并放入去离子水中浸泡；

⑥浸泡完成后进行干燥处理得到多孔PDMS；

⑦在二甲基甲酰胺中加入炭黑制备炭黑导电溶液，炭黑的浓度为1g/L∼2 g/L；⑧将步骤⑦制备的炭黑导电溶液超声振荡30min；

⑨将超声振荡后的炭黑导电溶液，滴在步骤⑥制得的多孔PDMS中，放在加热板上110°C干燥，得到炭黑/多孔PDMS。

进一步地，所述的炭黑/多孔PDMS的制备方法，还包括下述步骤：重复步骤⑨三次。

进一步地，所述步骤⑨中所述炭黑导电溶液与步骤②中所述PDMS前驱体的体积比为8：5。

进一步地，所述步骤①中将PDMS的预聚物和固化剂充分混合均匀后，放入真空抽气机进行脱气处理。

进一步地，所述粉末是KCl、NaCl或糖粉末中的一种。

进一步地，所述粉末过100目筛。

进一步地，所述步骤⑤浸泡过程中换3-4次水。

所述的炭黑/多孔PDMS的制备方法制得的炭黑/多孔PDMS在电阻式柔性压力传感器上的应用。

本发明所具有的优点和有益效果是：