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(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211184348.1 (22)申请日 2022.09.27 (71)申请人 武汉工程大 学 地址 430074 湖北省武汉市洪山区雄楚大 街693号 (72)发明人 蒋灿 姚满钊 喻鹏 王祖浩  沈华昊  (74)专利代理 机构 湖北武汉 永嘉专利代理有限 公司 42102 专利代理师 李艳景 (51)Int.Cl. C08L 7/00(2006.01) C08L 9/02(2006.01) C08L 9/06(2006.01) C08L 97/00(2006.01)C08K 3/06(2006.01) C08K 3/22(2006.01) C08K 5/09(2006.01) C08K 5/47(2006.01) C08K 5/3462(2006.01) C08K 5/3492(2006.01) C08K 5/17(2006.01) C08K 3/32(2006.01) C08J 5/18(2006.01) G01B 7/16(2006.01) G01L 1/00(2006.01) B23K 26/362(2014.01) (54)发明名称 一种基于激光直写木质素/橡胶复合材料柔 性传感器件及其制备方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于激光直写木质素/橡 胶复合材料柔性传感器件及其制备方法。 其步骤 为: 1)以木质素、 橡胶胶乳和成碳剂为原料, 采用 乳液共沉法与机械共混法制备得到掺有成碳剂 的木质素/橡胶复合材料弹性基底膜; 2)将步骤 1)所得弹性基底膜进行预拉伸, 然后激光直写原 位碳化, 激光直写后恢复预拉伸, 制备得到图案 化柔性电极; 3)用橡胶乳液或溶液封装步骤2)制 备所得柔性电极, 即制得柔性传感器件。 本发明 制备方法简单, 原料廉价易得, 采用预拉伸作为 面外屈曲方法和激光直写技术相结合, 有利于大 规模生产; 所得柔性传感器件具有较高的可拉伸 性和柔顺性, 对压力、 应变具有极高响应灵敏度 和稳定性。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 115521513 A 2022.12.27 CN 115521513 A 1.一种基于激光直写木质素/橡胶复合材料柔性传感器件的制备方法, 其特征在于, 包 括下述步骤: 1)以木质素或改性木质素、 橡胶胶乳和成碳剂为原料, 采用乳液共沉法与机械共混法 制备得到掺有成碳剂的木质素/ 橡胶复合材 料弹性基底 膜; 2)将步骤1)所得弹性基底膜进行预拉伸, 然后激光直写原位碳化, 激光直写后恢复预 拉伸, 制备 得到图案化 柔性电极; 3)用橡胶乳液或溶液封装步骤2)制备所得柔性电极, 即得基于激光直写木质素/橡胶 复合材料柔性传感器件。 2.根据权利要求1所述的制备 方法, 其特 征在于, 所述 步骤1)中, 橡胶胶乳为天然胶乳、 丁腈胶乳、 丁苯胶乳、 丁苯吡啶胶乳、 羧基丁腈胶乳或羧基丁苯 胶乳; 成碳剂为聚磷酸铵、 焦磷酸哌嗪、 次磷酸铝、 三聚氯氰、 三聚氰胺、 哌嗪、 乙二胺中的一 种或多种的复合物; 木质素为木质素磺酸钠、 木质素磺酸钙、 磺化木质素、 碱 木质素或 酶解木质素; 改性木质素为 羧基化木质素、 羟甲基化木质素、 胺化木质素或酚 化木质素。 3.根据权利要求1所述的制备方法, 其特征在于, 所述步骤1)中, 木质素或改性木质素 与胶乳干胶的质量比为5 ‑80:100; 成碳剂与木质素或改性木质素的质量比为0 ‑20: 100。 4.根据权利要求1所述的制备方法, 其特征在于, 所述步骤1)中, 制备木质素/橡胶复合 材料弹性基底 膜的具体步骤为: ①将木质素或者改性木质素在pH=7 ‑12的水中溶解, 与成碳剂一同加入到橡胶胶乳 中, 配置成复合乳液; ②将步骤①所得复合乳液用盐酸或者氯化钙破乳, 将破乳后的复合物过滤洗涤或60 ‑ 100℃下鼓风干燥得未硫化复合物; 或者直接将复合乳液在60 ‑100℃下鼓风干燥, 得到未硫 化复合物; ③将步骤②所得未硫化复合物, 与硫化剂、 促进剂一并在双 辊开炼机中进行混炼, 然后 在120℃‑160℃下模压成型, 即得木质素/ 橡胶复合材 料弹性基底 膜。 5.根据权利要求4所述的制备方法, 其特征在于, 所述步骤 ①中, 木质素或者改性木质 素在pH=11‑12的水中溶解; 所述用盐酸破乳时, 加入盐酸调节体系pH为2 ‑3。 6.根据权利要求4所述的制备方法, 其特征在于, 所述步骤 ③中, 硫化剂为硫磺、 过氧化 二异丙苯、 过硫酸钾一种或多种的复合物; 促进剂为氧化锌、 硬酯酸、 三烯丙基异氰脲酸酯、 二乙基二硫代氨基甲酸锌、 N,N ‑四甲基二硫双硫羰胺、 2 ‑硫醇基苯骈噻唑、 黄原酸、 二硫化 二苯并噻唑、 N ‑环已基‑2‑苯并噻唑次磺酰胺、 四甲基二硫化秋兰姆或二苯胍中的一种或多 种的复合物。 7.根据权利要求4所述的制备方法, 其特征在于, 所述步骤 ③中, 硫化剂、 促进剂和胶乳 干胶的质量比例为2 ‑4: 1‑10:100。 8.根据权利要求1所述的制备方法, 其特征在于, 所述步骤2)中, 预拉伸倍率为0 ‑ 1000%。 9.根据权利要求1所述的制备方法, 其特征在于, 所述步骤2)中, 激光直写具体方法为: 将预拉伸后的弹性基底放置在激光操作台上, 使用激光器作为激光源, 通过程序控制 激光权 利 要 求 书 1/2 页 2 CN 115521513 A 2扫描路径, 在弹性基体表面形成图案化电路; 其中激光器功率为1 ‑80w, 扫描速度为0.1 ‑ 100mm/s, 激光 光斑为10 0‑300 μm。 10.一种权利要求1 ‑9任一项所述的制备方法制备所得基于激光直写木质素/橡胶复合 材料柔性传感器件。权 利 要 求 书 2/2 页 3 CN 115521513 A 3

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