[发明专利]一种纤维基柔性压电传感器的制备方法

摘要

本发明涉及传感器领域，公开了一种纤维基柔性压电传感器的制备方法，本发明通过以钐掺杂钛酸铅纳米晶，改性钛酸铅压电陶瓷，掺钐改性的钛酸铅压电陶瓷的居里温度较高，机电耦合各向异性大，更适合于制作高温下工作的各种换能器，并将其球磨成纳米颗粒，加大接触面积。然后用氨基进行表面官能化，确保与聚合物基质中的马来酸酐分子共价偶联。与未经修饰的纳米颗粒相比，能够在聚合物复合材料中均匀分布，并改善压电发电。最后经过湿法纺丝得到一纤维基柔性压电传感器，提高柔性和稳定性，并且其可编织性扩大了传感器的适用范围与传统传感器相比具有更加优异的检测性能。本发明传感器柔性好，可应用于医疗生物监测，环境和卫生监测等领域。

主权项

1.一种纤维基柔性压电传感器的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）钐掺杂钛酸铅纳米晶的制备：将钛酸四丁酯在搅拌条件下加入去离子水，得到悬浮液后，在搅拌条件下依次加入醋酸铅、氯化钐、氢氧化钠的水溶液，最后定容到250‑300ml，得到混合溶液；将混合溶液加入到反应釜中油浴加热并搅拌4‑5分钟，升温后保温8‑10h；待反应完成后，自然冷却到室温，取出产物浸泡，使可溶性离子发生充分交换，抽滤洗涤，除去可溶性离子，然后在80‑100℃下干燥6‑8h，冷却到室温得到钐掺杂钛酸铅纳米晶；（2）钐掺杂钛酸铅纳米颗粒的制备：将钐掺杂钛酸铅纳米晶与二氧化锆球和乙醇在聚乙烯瓶中用球磨机球磨以形成钐掺杂钛酸铅纳米颗粒，然后将其在70‑80℃下干燥，得到钐掺杂钛酸铅纳米颗粒；（3）氨基修饰的钐掺杂钛酸铅纳米颗粒的制备：将钐掺杂钛酸铅纳米颗粒和聚乙基马来酰亚胺粉末分别超声分散在去离子水中，并将pH分别调节至9‑11，得到聚乙基马来酰亚胺溶液和钐掺杂钛酸铅溶液；然后将聚乙基马来酰亚胺溶液逐滴加到分散的钐掺杂钛酸铅溶液中，搅拌1‑3h，离心分离后得到氨基修饰的钐掺杂钛酸铅纳米颗粒，用去离子水洗去过量的聚乙基马来酰亚胺，再用无水乙醇洗涤以除去蒸馏水，离心获得纯净的氨基修饰的钐掺杂钛酸铅纳米颗粒；（4）纤维基柔性压电传感器的制备：将氨基修饰的钐掺杂钛酸铅纳米颗粒分散在四氢呋喃溶液中并超声分散4‑6h；加入苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物在25‑35℃下搅拌24‑36小时，然后将混合物加入至聚四氟乙烯反应釜中反应9‑10h，反应完成后，在室温下冷却，最后在纤维纺丝前在水浴中超声处理1‑2小时，得到纺丝溶液，选用具有23号中空针的10‑20mL注射器将纺丝溶液注入5‑10Hz旋转的乙醇凝固浴中，将所得纤维垂直拉出并缠绕在线轴上，得到纤维基柔性压电传感器。