一种高灵敏度压力传感器件的制备方法与流程

1.本发明涉及一种高灵敏度压力传感器件的制备方法，属于复合材料领域。


背景技术：

2.随着科学技术的发展与人类对于美好生活的需求，智能传感器作为新兴设备而备受关注。本发明采用紫外光原位聚合法，将双网络离子凝胶与海绵结合，利用海面的微孔结构，制备一种高灵敏度压力传感器件。该方法制备的压力传感器件具有高灵敏度、高柔性、低粘滞性等特点，在复合材料领域具有广阔的应用前景。未来在医疗、健康、体育、诊断等领域有着重要的积极意义。


技术实现要素：

3.本发明使用离子液体和两种单体n，n
‑
二甲基丙烯酰胺、正硅酸四乙酯等原料混合反应，得到均匀溶液，而后将预处理后的海绵浸渍在预聚液中。本发明制备的压力传感器件具有高灵敏度、高柔性、低粘滞性等特点，在复合材料领域具有广阔的应用前景。
4.为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
5.(1)按照反应时所需浓度，量取一定量的离子液体1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、无水甲酸和正硅酸四乙酯，在氮气保护下共混搅拌；
6.(2)按照所需浓度，称取一定量的α
‑
酮戊二酸、n，n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺和n，n
‑
二甲基丙烯酰胺，继续共混搅拌；
7.(3)将预处理后的海绵放入制备的预聚液中，采用过饱和浸渍法，达到吸附平衡后将海绵置于密封容器，放进烘箱加热；
8.(4)将浸渍处理过的海绵置于紫外光源下照射后真空干燥；
9.(5)对压力传感器件进行压阻测试分析。
10.上述步骤(1)中所述的离子液体1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐的用量为1
‑
100g，无水甲酸的用量为0.1
‑
10ml，正硅酸四乙酯的用量为0.1
‑
10ml；
11.上述步骤(1)中共混搅拌的时间为1
‑
10h；
12.上述步骤(2)中所述α
‑
酮戊二酸的用量为0.001
‑
0.01g，n，n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺用量为0.001
‑
0.01g，n，n
‑
二甲基丙烯酰胺的用量为0.2
‑
20ml；
13.上述步骤(2)中共混搅拌的时间为1
‑
10h；
14.上述步骤(3)中海绵的长、宽、高均为0
‑
100cm，浸渍比为10％
‑
500％，计算公式为：
[0015][0016]
w0为海绵的重量，l0为浸渍溶液的质量；
[0017]
上述步骤(3)中烘箱的加热温度为10
‑
100℃，加热时间为24
‑
72h；
[0018]
上述步骤(4)中紫外光源波长为300
‑
400nm，照射时间为1
‑
10h，真空干燥时间为1
‑
10h；
[0019]
上述步骤(5)所述测试包括电子显微镜进行微观形貌对比、传感测试检测系统检测压缩传感电阻信号变化；
[0020]
上述步骤(5)所述电学性能测试的电阻数据处理公式为：
[0021][0022]
r0为初始电阻，r为动态电阻。
[0023]
本发明的优越性：
[0024]
本发明采用紫外光原位聚合法，将双网络离子凝胶与海绵结合，利用海面的微孔结构，制备一种高灵敏度压力传感器件。该压力传感器件优异的柔性和高灵敏度拥有极好的信号转化和传输能力，可以组装成高电导率的压力传感器，设计组装后可广泛应用于智能穿戴纺织品、柔性传感装置、柔性电极等高新科技领域。
附图说明
[0025]
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明及解释，并不限于本发明的范围。其中：
[0026]
图1：为本发明中实施例1的结果图。
[0027]
图2：为本发明中实施例2的结果图。
具体实施方式
[0028]
下面结合附图与具体的实施方案叙述本发明。除非特别说明，本发明中所用的技术手段均为本领域技术人员所公知的方法。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的范围，本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对这些实施方案中的物料成分和用量进行的各种改变或改动也属于本发明的保护范围。
[0029]
实施例1：按照本发明的技术方案进行实验制备得到的高灵敏度柔性压力传感器件如图1所示，(a)为预处理后的海绵的冷场扫描电子显微镜图；(b)为预聚液原位聚合后的冷场扫描电子显微镜图。两图对比看出离子凝胶成功在海绵的内部孔洞中聚合。
[0030]
实施例2：本发明所制备的压力传感器件旨在用于压力传感，以实现人机交互等目的，我们用传感测试机器对其压缩电阻进行检测，如图2所示为载荷范围为0
‑
50cn范围内，时间为800秒内重复加载
‑
卸载循环的电阻变化率曲线，电阻变化率最高可达45％，图中选取两个时间段的两个小图更加可以证实该传感器件的稳定性，以及较好的可重复性。


技术特征：
1.一种高灵敏度压力传感器件的制备方法，包括以下步骤：(1)按照反应时所需浓度，量取一定量的离子液体1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐、无水甲酸和正硅酸四乙酯，在氮气保护下共混搅拌；(2)按照所需浓度，称取一定量的α
‑
酮戊二酸、n，n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺和n，n
‑
二甲基丙烯酰胺，继续共混搅拌；(3)将预处理后的海绵放入制备的预聚液中，采用过饱和浸渍法，达到吸附平衡后将海绵置于密封容器，放进烘箱加热；(4)将浸渍处理过的海绵置于紫外光源下照射后真空干燥；(5)对压力传感器件进行压阻测试分析。2.根据权利要求1所述一种高灵敏度压力传感器件的制备方法，其特征在于，上述步骤(1)中所述的离子液体1
‑
丁基
‑3‑
甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐的用量为1
‑
100g，无水甲酸的用量为0.1
‑
10ml，正硅酸四乙酯的用量为0.1
‑
10ml，共混搅拌的时间为1
‑
10h。3.根据权利要求1所述一种高灵敏度压力传感器件的制备方法，其特征在于，上述步骤(2)中所述α
‑
酮戊二酸的用量为0.001
‑
0.01g，n，n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺用量为0.001
‑
0.01g，n，n
‑
二甲基丙烯酰胺的用量为0.2
‑
20ml，共混搅拌的时间为1
‑
10h。4.根据权利要求1所述一种高灵敏度压力传感器件的制备方法，其特征在于，上述步骤(3)中海绵的长、宽、高均为0
‑
100cm，浸渍比为10％
‑
500％，计算公式为：w0为纤维绳原绳的质量，l0为浸渍溶液的质量；上述步骤(3)中烘箱的加热温度为10
‑
100℃，加热时间为24
‑
72h。5.根据权利要求1所述一种高灵敏度压力传感器件的制备方法，其特征在于，上述步骤(4)中紫外光源波长为300
‑
400nm，照射时间为1
‑
10h，真空干燥时间为1
‑
10h。6.根据权利要求1所述一种高灵敏度压力传感器件的制备方法，其特征在于，上述步骤(5)所述测试包括冷场扫描电子显微镜进行微观形貌对比、传感测试检测系统检测压缩传感电阻信号变化。所述电学性能测试的电阻数据处理公式为：r0为初始电阻，r为动态电阻。

技术总结
本发明涉及一种高灵敏度压力传感器件的制备方法，属于复合材料领域。随着科学技术的发展与人类对于美好生活的需求，智能传感器作为新兴设备而备受关注。本发明采用紫外光原位聚合法，将双网络离子凝胶与海绵结合，利用海面的微孔结构，制备一种高灵敏度压力传感器件。该方法制备的压力传感器件具有高灵敏度、高柔性、低粘滞性等特点，在复合材料领域具有广阔的应用前景。未来在医疗、健康、体育、诊断等领域有着重要的积极意义。等领域有着重要的积极意义。


技术研发人员：李秋瑾 孙月静 张健飞
受保护的技术使用者：天津工业大学
技术研发日：2021.09.09
技术公布日：2021/11/24