[发明专利]一种柔性电子传感器材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种柔性电子传感器材料及其制备方法，所述柔性电子传感器材料是由PAA‑H、PAA‑T、苯胺、植酸和氯化锌的混合物与过硫酸铵的水溶液反应而得；所述PAA‑H是由PAA对HMA接枝改性而得；所述PAA‑T是由PAA对氮氧自由基哌啶醇接枝改性而得。本发明制备的柔性电子传感器材料，具有优异的愈合性能、导电性和力学性能，可高度拉伸，可用于制作各种高灵敏度的应变和压力传感器，在电子皮肤中具有潜在的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种传感器材料及其制备方法，具体涉及一种柔性电子传感器材料及其制备方法。

背景技术

人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况，就需要传感器。因此可以说，传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。

柔性电子材料因其良好的力学性能和对外界刺激的响应性而广泛用于人体运动监测、电子皮肤、智能机器人、可穿戴电子设备等众多领域。为了能模仿皮肤的柔性、弹性、自愈性和其独特的感官性，开发具有类皮肤的电子传感器迫切需求。迄今为止，已经合成了各种自修复电子材料，但实现高拉伸性和导电性以及自修复性能仍然具有挑战性。现有的大多数电子材料(例如半导体硅，金属和金属氧化物)均为不可拉伸结构，因而部分科学家就把目光转向了弹性体导电复合材料。

在弹性体聚合物基体中引入具有明显导电属性的氧化石墨烯(GO)、碳纳米管(CNT)和碳纤维(CF)等碳基填料，制备而成的碳基弹性体导电复合材料是制备柔性导体的一种方法。但优异的导电性通常需要在聚合物中形成连续的导电网络，所以一般需要添加较多的碳基填料才能获得良好的导电性，所以这种方法总是存在拉伸性低的问题。例如在Lu等人(Y.Lu,J.Wang,L.Wang,D.Zhao,S.Song,Construction of 3D carbon fiber/carbon anotube/silicone rubber nanocomposites for stretchable conductorsthrough interface host-guest dendrimers,Compos.Sci.Technol.205(2021)108692.)构建的含有碳纳米管的可拉伸导体中，虽然复合材料的拉伸强度有所提高，但其断裂伸长率只有很小的97.8％，无法满足日常活动所需要的拉伸性能，如：作为可穿戴设备时，为了模仿皮肤的柔软和弹性，开发出的设备其力学性能应基本满足具有合适弹性模量(0.5-1.95MPa)和优异拉伸性(140-180％)。而且其构建的体系也很难实现自愈性。

为了避免加入大量导电填料，另一种更为直接的方法是使用本征导电聚合物作为合成具有高拉伸性的自修复电子材料。导电聚合物本身除了具有宽范围的导电性，而且更具有柔韧性。另外，无论是作为可穿戴的电子设备还是电子皮肤来说，导电聚合物的机械性能比无机填料更适合用于设计可塑性变形、弯曲或有弹性的软电子产品。但若只有导电聚合物和弹性基体的话，又很难具有更加良好的拉伸强度。例如在Wang等人(T.Wang,Y.Zhang,Q.Liu,W.Cheng,X.Wang,L.Pan,B.Xu,H.Xu,A Self-Healable,HighlyStretchable,and Solution Processable Conductive Polymer Composite forUltrasensitive Strain and Pressure Sensing,Adv.Funct.Mater.28(2018)1705551.)的工作中，虽使材料的拉伸性能到达了460％，但其拉伸强度只有1.7MPa，虽有一定的自愈性，但效果一般。也就是说，目前，将导电聚合物设计成可拉伸和自修复的复合材料仍然是一项艰巨的任务。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种用于制备超灵敏应变和压力传感的、可自愈合且高度拉伸的柔性电子传感器材料及其制备方法。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：