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专利号: 2022110981164
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-24
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种超电容式离电柔性压力传感器,其特征在于:包括第一电极板、第二电极板和柔性介电层,所述第一电极板与所述第二电极板相对设置,所述第一电极板包括第一柔性基板(11)和设置于第一柔性基板(11)下方的第一电极层(21),所述第二电极板包括第二柔性基板(12)和设置于第第二柔性基板(12)上方的第二电极层(22),所述柔性介电层(31)设置于第一电极层(21)和第二电极层(22)之间,所述柔性介电层是通过将离子液体嵌入酸化碳纳米管与聚偏二氟乙烯‑六氟丙烯共聚物结合的物理交联网络中所得的巴基凝胶复合材料;

超电容式离电柔性压力传感器的制备方法包括如下步骤:

步骤S1、制备柔性介电层:

步骤S1‑1、将酸化碳纳米管与N,N‑二甲基甲酰胺按照质量比1~4:400混合,超声分散处理2h,得到溶液A;

步骤S1‑2、将聚偏二氟乙烯‑六氟丙烯共聚物与N,N‑二甲基甲酰胺按照质量比1:7混合,50℃水浴搅拌处理2h,得到溶液B;

步骤S1‑3、将溶液A与溶液B混合,搅拌处理2h,得到溶液C;聚偏二氟乙烯‑六氟丙烯共聚物链与酸化碳纳米管的羟基和羧基形成了氢键,氢键由聚偏二氟乙烯‑六氟丙烯共聚物的氟原子、酸化碳纳米管的羟基和羧基上的氢原子、聚偏二氟乙烯‑六氟丙烯共聚物的氢原子、酸化碳纳米管的羟基和羧基上的氧原子形成,通过氢键形成了物理交联的双三维空间网络;

步骤S1‑4、将离子液体加入到溶液C中,50℃水浴剧烈搅拌处理30min,得到溶液D;

步骤S1‑5、将溶液D倒入到3D打印模板中,50℃退火处理6h,成膜后剥离并切成所需形状;

步骤S2、将所述第一电极板和所述第二电极板用超纯水清洗后干燥1~3h;

步骤S3、将所述柔性介电层置于所述第一电极板和所述第二电极板之间,并通过聚二甲基硅氧烷进行加压粘合后加热。

2.根据权利要求1所述的一种超电容式离电柔性压力传感器,其特征在于:所述第一电极板和所述第二电极板均为柔性电极材料氧化铟锡/聚对苯二甲酸乙二醇酯。

3.根据权利要求1所述的一种超电容式离电柔性压力传感器,其特征在于:所述步骤S1‑1中酸化碳纳米管的制备方法包括如下步骤:步骤a、将浓硫酸与浓硝酸按照体积比1:3混合,得到强酸溶液;

步骤b、将一定量碳纳米管加入到强酸溶液,超声分散处理1h,120℃油浴搅拌处理3h,自然冷却至室温,得到混合物;

步骤c、将混合物通过真空泵过滤,用去离子水多次洗涤,直至混合物的PH达到7,将得到的酸化碳纳米管80℃干燥12h。

4.根据权利要求1所述的一种超电容式离电柔性压力传感器,其特征在于:所述步骤S1‑4中离子液体为1‑乙基‑3‑甲基咪唑双(三氟甲磺酰)亚胺。

5.根据权利要求1所述的一种超电容式离电柔性压力传感器,其特征在于:所述酸化碳纳米管、聚偏二氟乙烯‑六氟丙烯共聚物与1‑乙基‑3‑甲基咪唑双(三氟甲磺酰)亚胺的质量比为1~4:100:100。

6.根据权利要求5所述的一种超电容式离电柔性压力传感器,其特征在于:所述步骤S3中将聚二甲基硅氧烷胶涂点于所述柔性介电层的每个边角,随后将所述柔性介电层置于具备静电膜的所述第一电极板与所述第二电极板之间,进行加压粘合后,于60~70℃下加热2~4h。