[发明专利]一种强度线型双响应的柔性应变传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种强度线型双响应的柔性应变传感器，其特征在于，包括：

敏感材料，所述敏感材料为单层或少层MXene纳米片在有机溶剂中两级堆叠形成的导电薄膜；所述有机溶剂和单层或少层MXene纳米片不亲和；所述有机溶剂的Hansen溶度参数中色散分量占比超过51%；所述两级堆叠包括：首先单层或少层MXene纳米片堆叠形成层状结构，且层状结构呈现出弯曲、卷曲或折叠的状态，并沿着各个方向随机堆叠排布，得到MXene导电薄膜；

柔性衬底，所述柔性衬底用于负载所述敏感材料；

电极，所述电极位于敏感材料的两端；

以及封装层，所述封装层用于保护所述敏感材料；

所述强度线型双响应的柔性应变传感器在不同应变，展现出强度与线型的双重响应。

2.根据权利要求1所述的强度线型双响应的柔性应变传感器，其特征在于，所述单层或少层MXene纳米片的化学式为M_n+1X_n，n = 1、2、3、4，M 为过渡金属元素，X为碳或/和氮元素；所述单层或少层MXene纳米片的横向尺寸为50nm～4μm，片层厚度为1.5nm～80nm；所述单层或少层MXene纳米片由母相MAX材料刻蚀得到，且表面带有亲水性端基。

3.根据权利要求2所述的强度线型双响应的柔性应变传感器，其特征在于，所述单层或少层MXene纳米片的横向尺寸为300～600nm，片层厚度为1.5～10nm；所述亲水性端基选自-F、-OH以及-O中至少一种。

4.根据权利要求1所述的强度线型双响应的柔性应变传感器，其特征在于，所述有机溶剂选自甲苯、间二甲苯、正己烷、四氯化碳和环己烷中的至少一种。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的强度线型双响应的柔性应变传感器，其特征在于，所述敏感材料的厚度为2μm以上。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的强度线型双响应的柔性应变传感器，其特征在于，所述柔性衬底为柔弹性材料，模量的数量级在1kPa～10MPa量级之间。

7.根据权利要求6所述的强度线型双响应的柔性应变传感器，其特征在于，所述柔性衬底为聚胺酯、聚丙烯酸酯、硅橡胶、聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二酯、以及水凝胶材料中的一种。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的强度线型双响应的柔性应变传感器，其特征在于，所述封装层为致密的弹性薄层，为柔弹性材料，模量的数量级在1kPa～10MPa量级之间。

9.根据权利要求8所述的强度线型双响应的柔性应变传感器，其特征在于，所述封装层为聚胺酯、聚丙烯酸酯、硅橡胶、聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二酯、以及水凝胶材料中的一种。

10.一种制备权利要求1-9中任一项所述的强度线型双响应的柔性应变传感器的方法，其特征在于，包括：

（1）将多层M_n+1X_n粉末和去离子水按照（0.3～1）g：（40～100）ml的比例混合，在惰性气氛下、冰水浴中超声处理和二次离心处理后取上清液得到单层或少层的MXene纳米片；

（2）将单层或少层的MXene纳米片重新分散到有机溶剂中，得到MXene油墨；

（3）将MXene油墨通过真空抽滤、旋涂、滴涂或喷涂，制备MXene导电薄膜作为敏感材料；

（4）将所得MXene导电薄膜转移至预聚合的柔性衬底表面后，将预聚合的柔性衬底完全固化；

（5）在敏感材料的两端引出电极；

（6）最后涂布封装层对敏感材料进行保护。