[发明专利]一种碳海绵及其制备方法和压力传感器

权利要求书

1.一种碳海绵，其特征在于，由石墨烯或部分还原的氧化石墨烯和无定形碳通过“砖泥”结构构筑形成；所述“砖泥”结构是指由单层或若干层的石墨烯或部分还原的氧化石墨烯作为“砖”，无定形碳作为“泥”包覆或部分包覆所述石墨烯或部分还原的氧化石墨烯，以使石墨烯或部分还原的氧化石墨烯和无定形碳衔接而成“砖泥”结构的多孔网络状复合结构；其组分的重量百分比为：石墨烯或部分还原的氧化石墨烯0.1-99.9％，无定形碳0.1％-99.9％；

其中，所述的碳海绵具有可压缩超弹性、可回复压缩性和导电性。

2.根据权利要求1所述的碳海绵，其特征在于，由石墨烯和无定形碳形成的所述碳海绵，其组成为碳元素；由部分还原的氧化石墨烯和无定形碳形成的所述碳海绵，其组成为氧和碳元素；

其中，所述碳海绵的氧元素原子百分比≤1％时，所述碳海绵为全碳海绵。

3.根据权利要求1所述的碳海绵，其特征在于，所述碳海绵具有全向可压缩超弹性、全向可回复压缩性和导电性；

其中，所述可压缩超弹性是指所述海绵沿其任意方向压缩后撤掉压力时能恢复到原始长度；所述可回复压缩性是指所述海绵沿其任意方向压缩后撤掉压力时能恢复原始长度的60％以上。

4.根据权利要求1所述的碳海绵，其特征在于，所述碳海绵宏观上呈任意几何形状的多孔泡沫状；所述碳海绵可被加工或被切割成任意几何形状。

5.一种可压缩超弹性碳海绵的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将添加剂和氧化石墨烯分散到溶剂中形成氧化石墨烯和添加剂混合溶液；

将所述混合溶液进行干燥，获得含添加剂的氧化石墨烯海绵；

在惰性气体保护下高温热处理含添加剂氧化石墨烯海绵，得到碳海绵或者全碳海绵；

其中，所述碳海绵或者全碳海绵为由石墨烯或部分还原的氧化石墨烯和无定形碳通过“砖泥”结构构筑形成；所述“砖泥”结构是指由单层或若干层的石墨烯或部分还原的氧化石墨烯作为“砖”，无定形碳作为“泥”包覆或部分包覆所述石墨烯或部分还原的氧化石墨烯，以使石墨烯或部分还原的氧化石墨烯和无定形碳衔接而成“砖泥”结构的多孔网络状复合结构。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述添加剂为小分子有机酸中的一种或几种。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，

所述添加剂为抗坏血酸，柠檬酸，酒石酸，乳酸，苯甲酸中的一种或几种。

8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂用于分散所述添加剂和所述氧化石墨烯；所述溶剂包括水和有机溶剂。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，

所述溶剂为水、乙醇、丙酮、二甲基甲酰胺、四氯化碳中的一种或几种的混合液。

10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，用于干燥含添加剂和氧化石墨烯的混合溶液的干燥方法不限。

11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，

所述的干燥方法为冷冻干燥、超临界干燥、真空干燥和常压热干燥中的一种或几种。

12.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述高温热处理的温度范围不限，所述高温热处理的时间不限。

13.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，

所述高温热处理的温度范围为200-2500℃。

14.根据权利要求12所述的制备方法，其特征在于，

所述高温热处理的时间为0.1-100h。

15.一种触觉和压力传感器，其特征在于，可用于探测碳海绵任意方向的触觉和压力；其结构为：权利要求1-4中任一项所述的碳海绵、和碳海绵接触的电极以及测量所述电极与碳海绵之间电信号的测量装置。