[发明专利]基于羧甲基纤维素/氯化锂-聚丙烯酰胺水凝胶的柔性应变传感器的制备方法及其应用

权利要求书

1.一种基于羧甲基纤维素/氯化锂-聚丙烯酰胺水凝胶的柔性应变传感器的制备方法，其特征是，包括以下步骤：

a、以氯化锂、聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素为原料，制备羧甲基纤维素/氯化锂-聚丙烯酰胺混合液；所述步骤a中羧甲基纤维素/氯化锂-聚丙烯酰胺混合液的制备方法包括以下步骤：

（1）称取5~10g氯化锂溶解在20~40mL去离子水中，搅拌，得到氯化锂溶液；

（2）称取0.4~0.5g十二烷基硫酸钠溶解于4~6mL的去离子水中，搅拌，得到十二烷基硫酸钠溶液；

（3）称取3~6g丙烯酰胺、0.02~0.04g N,N-亚甲基双丙烯酰胺和0.006~0.012g光引发剂Irgacure 2959，分散在步骤（1）制备的氯化锂水溶液中，充分搅拌上述混合物30~40分钟，加入0.3~0.6g羧甲基纤维素，在氮气气氛下连续搅拌50~80分钟，依次加入1.5~2TMSPMA和30~35步骤（2）制备的十二烷基硫酸钠，搅拌，使其溶解；

b、以步骤a制备的羧甲基纤维素/氯化锂-聚丙烯酰胺混合液为原料，制备羧甲基纤维素/氯化锂-聚丙烯酰胺水凝胶；

c、以聚二甲基硅氧烷为原料，制备聚二甲基硅氧烷弹性体；

d、将步骤b制备的羧甲基纤维素/氯化锂-聚丙烯酰胺水凝胶置于步骤c制备的聚二甲基硅氧烷弹性体上，用导电银浆将两个单独的铜电极连接到羧甲基纤维素/氯化锂-聚丙烯酰胺水凝胶的两侧，然后用另一片含有硅烷偶联剂的聚二甲基硅氧烷弹性体包裹上述体系的顶部，即得基于羧甲基纤维素/氯化锂-聚丙烯酰胺水凝胶的柔性应变传感器。

2.根据权利要求1所述的基于羧甲基纤维素/氯化锂-聚丙烯酰胺水凝胶的柔性应变传感器的制备方法，其特征是，所述步骤（3）中利用磁力搅拌器进行搅拌。

3.根据权利要求1所述的基于羧甲基纤维素/氯化锂-聚丙烯酰胺水凝胶的柔性应变传感器的制备方法，其特征是，所述步骤b中羧甲基纤维素/氯化锂-聚丙烯酰胺水凝胶的制备方法包括以下步骤：

（1）将步骤a制备的羧甲基纤维素/氯化锂-聚丙烯酰胺混合液转移到玻璃模具中，盖上玻璃板；

（2）将包覆的模具置于UV灯下30~40分钟，聚合成羧甲基纤维素/氯化锂-聚丙烯酰胺水凝胶。

4.根据权利要求3所述的基于羧甲基纤维素/氯化锂-聚丙烯酰胺水凝胶的柔性应变传感器的制备方法，其特征是，所述步骤（2）中UV灯的功率为16 W，波长为 365 nm，包覆的模具与灯的距离为1.5~2.5cm。

5.根据权利要求1所述的基于羧甲基纤维素/氯化锂-聚丙烯酰胺水凝胶的柔性应变传感器的制备方法，其特征是，所述步骤c中聚二甲基硅氧烷弹性体的制备方法包括以下步骤：

（1）称取1~2g聚二甲基硅氧烷溶液，加入0.1~0.2g固化剂，利用磁力搅拌器充分搅拌上述混合物，放置30~40分钟；

（2）称取1~2g步骤（1）制备的混合液滴涂在玻璃片上流平，将其放置在真空烘箱里固化40~60min，从玻璃片上剥离，得到薄膜状的聚二甲基硅氧烷弹性体；

（3）用同样的方法制备另一片聚二甲基硅氧烷弹性体。

6.根据权利要求5所述的基于羧甲基纤维素/氯化锂-聚丙烯酰胺水凝胶的柔性应变传感器的制备方法，其特征是，所述步骤（1）中固化剂为Sylgard 184。

7.根据权利要求5所述的基于羧甲基纤维素/氯化锂-聚丙烯酰胺水凝胶的柔性应变传感器的制备方法，其特征是，所述步骤（2）中真空烘箱的温度为60~70℃。

8.根据权利要求1所述的基于羧甲基纤维素/氯化锂-聚丙烯酰胺水凝胶的柔性应变传感器的制备方法，其特征是，所述步骤d中硅烷偶联剂为TEOVS。

9.一种基于羧甲基纤维素/氯化锂-聚丙烯酰胺水凝胶的柔性应变传感器的应用，其特征是，将权利要求1-8任意一项所述的基于羧甲基纤维素/氯化锂-聚丙烯酰胺水凝胶的柔性应变传感器的制备方法制备的传感器应用于柔性和可穿戴电子设备。