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专利号: 2022111515400
申请人: 武汉纺织大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 有机高分子化合物;其制备或化学加工;以其为基料的组合物
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种柔性压阻式传感材料的抗温度干扰方法,其特征在于,包括以下步骤:S1.选定柔性多孔聚合物基材,并测试其线膨胀系数;所述柔性多孔聚合物基材选自线

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膨胀系数为5×10‑25×10·K 的基材;所述柔性多孔聚合物基材的孔隙率为30‑80%;

S2.以导电纳米线和导电纳米颗粒为复合导电材料,根据所述柔性多孔聚合物基材的线膨胀系数,调控所述导电纳米线和导电纳米颗粒的用量比,以使柔性压阻式传感材料的电阻随温度的变化率小于预设阈值;其中,所述导电纳米线与所述柔性多孔聚合物基材组成的复合物呈现负温度系数效应;所述导电纳米颗粒与所述柔性多孔聚合物基材组成的复合物呈现正温度系数效应;所述导电纳米线的直径为20‑60nm,长度为0.5‑20um;所述导电纳米颗粒的粒径为10‑50nm;所述导电纳米线包括碳纳米管,所述导电纳米颗粒包括CB纳米颗粒;所述导电纳米线和导电纳米颗粒的质量比为1:(2‑15),且当所述柔性多孔聚合物基材的线膨胀系数增大时,提高所述导电纳米线的用量;

S3.按步骤S2确定的用量比,将所述导电纳米线和导电纳米颗粒均匀负载于所述柔性多孔聚合物基材的内部,即得到抗温度干扰的柔性压阻式传感材料。

2.根据权利要求1所述的柔性压阻式传感材料的抗温度干扰方法,其特征在于,步骤S2中,所述导电纳米颗粒的粒径为15‑25nm。

3.根据权利要求1所述的柔性压阻式传感材料的抗温度干扰方法,其特征在于,步骤S1中,所述柔性多孔聚合物基材的孔径为50‑500um。

4.根据权利要求1所述的柔性压阻式传感材料的抗温度干扰方法,其特征在于,步骤S2中,所述预设阈值小于5%。

5.一种抗温度干扰的柔性压阻式传感器,其特征在于,包括柔性导电多孔聚合物传感层,所述柔性导电多孔聚合物传感层包括柔性多孔聚合物基材和负载于所述基材中的复合导电材料;所述复合导电材料包括导电纳米线和导电纳米颗粒,所述导电纳米线的直径为

20‑60nm,长度为0.5‑20um;所述导电纳米颗粒的粒径为10‑50nm;所述导电纳米线包括碳纳米管,所述导电纳米颗粒包括CB纳米颗粒;所述导电纳米线和导电纳米颗粒的质量比为1:(2‑15),且当所述柔性多孔聚合物基材的线膨胀系数增大时,提高所述导电纳米线的用量;

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所述柔性多孔聚合物基材的线膨胀系数为5×10‑25×10·K ,孔隙率为30‑80%;以使所述导电纳米线和导电纳米颗粒自身的电阻效应和由于基材的热膨胀作用产生的电阻效应相互抵消,实现抗温度干扰。

6.根据权利要求5所述的抗温度干扰的柔性压阻式传感器,其特征在于,所述导电纳米颗粒的粒径为15‑25nm。

7.根据权利要求5所述的抗温度干扰的柔性压阻式传感器,其特征在于,所述柔性导电多孔聚合物传感层是通过将柔性多孔聚合物基材在所述复合导电材料的溶液中浸渍吸附,或者将复合导电材料与柔性聚合物混合成型得到;所述复合导电材料的溶液浓度为5~

50mg/mL,溶剂为水、乙醇、异丙醇、丁醇中的一种或多种;所述溶液还包括添加剂,所述添加剂为0.25~5wt%的十二烷基硫酸钠和1~8wt%的KH550。

8.根据权利要求7所述的抗温度干扰的柔性压阻式传感器,其特征在于,所述柔性多孔5

聚合物基材的孔径为50‑500um;当所述柔性多孔聚合物基材的线膨胀系数为5×10 ‑10×

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10·K 时,所述导电纳米线和导电纳米颗粒的质量比为1:(10‑15),当所述柔性多孔聚合

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物基材的线膨胀系数为10×10 ‑25×10·K 时,所述导电纳米线和导电纳米颗粒的质量比为1:(2‑10);所述柔性多孔聚合物基材为聚氨酯泡沫、聚苯乙烯泡沫、聚乙烯泡沫、聚氯乙烯泡沫或酚醛塑料泡沫。

9.一种抗温度和湿度干扰的柔性压阻式传感器,其特征在于,包括权利要求5至8中任一项所述的柔性导电多孔聚合物传感层以及设置于所述传感层两侧的抗湿度干扰层。

10.根据权利要求9所述的抗温度和湿度干扰的柔性压阻式传感器,其特征在于,所述抗湿度干扰层为疏水性金属氧化物涂层;所述疏水性金属氧化物涂层为表面接枝有不含氟的疏水烷基链的金属氧化物颗粒;所述金属氧化物颗粒包括Al2O3、ZnO、TiO2、SnO、NiO纳米颗粒中的一种或多种;所述疏水烷基链的含量为所述金属氧化物颗粒的0.5wt%~2.5w%。