[发明专利]一种超疏水导电皮革及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超疏水导电皮革及其制备方法，属于智能型皮革制品和柔性电子皮肤技术领域。采用分散聚合法，制备带正电的聚苯乙烯微球；以聚苯乙烯微球为模板，通过正负电荷间的静电吸引作用，在其表面包覆带负电的碳化钛纳米片，利用刻蚀剂对模板进行部分去除，得到两亲性碳化钛纳米片，以皮革为过滤器对两亲性碳化钛纳米片分散液进行过滤，烘干后即得到超疏水导电皮革。两亲性碳化钛纳米片的亲疏水作用力驱使其以亲水端朝下、疏水端朝上的方式在皮革表面定向排布，相互接触的碳化钛纳米片为皮革提供导电性能，其上的疏水链段为皮革提供超疏水所需的低表面能，两者协同作用，同步实现皮革制品的疏水和导电性能。

技术领域

本发明属于智能型皮革制品和柔性电子皮肤技术领域，涉及一种超疏水导电皮革及其制备方法。

背景技术

皮肤作为人体的表层覆盖物，为保护内部器官提供物理屏障，且具有感知温度、振动、压力等外界环境刺激的神经网络。电子皮肤是模仿人类皮肤功能的人造皮肤。近年来，受到自主人工智能、医疗诊断和仿生假肢等的推动，开发能够理解、模拟甚至超越人类皮肤的电子皮肤已成为研究的热点。

皮革是一种源于动物皮肤的传统天然材料，继承了皮肤的复杂结构，这使其成为制造高性能电子皮肤的潜在候选材料。电子皮肤的主要功能是感知外界刺激，然后将外界刺激转化为模拟电子信号，而传统皮革虽具有类似皮肤的弹性，但其传感能力处于被剥夺状态。因此，为了恢复皮革原有的感知能力，良好的导电性能对于皮革基电子皮肤是必不可少的。碳化钛纳米片作为一种新兴的二维材料，具有导电性高、机械性能优异及制造成本可控等诸多优点，因此在储能设备、电磁屏蔽和传感器等领域有着广泛的应用。

此外，在实际应用中，含水、微生物或酸/碱/盐等的恶劣环境会干扰皮革基电子皮肤在工作过程中的稳定性，导致不稳定的电导率和电子传感，从而缩短皮革基电子皮肤的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中，皮革基电子皮肤在恶劣环境中的电导率和电子传感都不稳定的缺点，提供一种超疏水导电皮革及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种超疏水导电皮革的制备方法，包括如下步骤：

步骤1)制备聚苯乙烯微球；

步骤2)将聚苯乙烯微球、去离子水和碳化钛溶液混合，反应后依次进行洗涤和干燥，得到聚苯乙烯@碳化钛微球；

步骤3)将聚苯乙烯@碳化钛微球加入刻蚀剂中进行刻蚀，刻蚀后依次进行洗涤干燥，得到两亲性碳化钛纳米片；

步骤4)将两亲性碳化钛纳米片与去离子水混合，得到两亲性碳化钛纳米片分散液，然后以皮革为过滤器，对两亲性碳化钛纳米片分散液进行抽滤，烘干后得到超疏水导电皮革。

优选地，步骤1)中，聚苯乙烯微球的制备方法为：

配制聚乙烯吡咯烷酮溶液，将聚乙烯吡咯烷酮溶液、苯乙烯和偶氮二异丁腈混合，加热反应后，将反应产物依次进行离心、洗涤和干燥，得到聚苯乙烯微球。

优选地，聚乙烯吡咯烷酮溶液中，溶剂为无水乙醇和去离子水的混合溶液，无水乙醇和去离子水的体积比为(75～95)：(5～25)；

聚乙烯吡咯烷酮与溶剂的投料比为(2.3～3.5)g：(80～120)mL；

聚乙烯吡咯烷酮、苯乙烯与偶氮二异丁腈的质量比为(2.3～3.5)：(10～18)：(0.15～0.25)。

优选地，加热反应的条件为：温度70～85℃，时间10～20h；

加热反应前，聚乙烯吡咯烷酮溶液、苯乙烯和偶氮二异丁腈混合搅拌30～50min；

干燥的条件为：真空环境，温度30～60℃，时间4～8h。