专利摘要

本发明涉及利用海绵金属化制备柔性力学传感元件的方法，属于材料科学与工程技术和柔性电子领域。本发明方法制备的柔性力学传感元件主要用于有源传感矩阵阵列中。柔性传感元件由孔隙率高的柔性材料和电导率高的金属纳米线复合构成，柔性材料可选择三聚氰胺海绵(MF)、聚氨酯海绵、聚醚发泡海绵以及橡胶海绵等，金属纳米线可选择金纳米线(AuNWs)、银纳米线(AgNWs)、铜纳米线(CuNWs)、镍纳米线(NiNWs)和铜镍合金纳米线(Cu‑NiNWs)等金属纳米线复合。本发明具有简单易行、高效率、适用性强等优点。

权利要求

1.一种利用海绵金属化制备柔性力学传感元件的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

(1)选取合适的孔隙率高的柔性材料，三聚氰胺海绵(MF)、聚氨酯海绵、聚醚发泡海绵以及橡胶海绵，不同种类海绵和不同密度海绵柔性也有所不同，在物理性质上由杨氏模量直接体现；

(2)以聚乳酸(PLA)为原料，通过3D打印技术打印一种规格模具0.7cm×0.7cm×0.5cm；

(3)将(1)中海绵按照(2)中模具A裁剪若干份，所得0.7cm×0.7cm×0.5cm规格的三聚氰胺海绵称为原料A、聚氨酯海绵称为原料B、聚醚发泡海绵称为原料C以及橡胶海绵称为原料D；

(4)金属纳米线为防止被氧化，多存储于酒精溶液中，用超声机在功率小于400W的状态下超声30s至1min，使得金属纳米线获得较好分散性且不断裂，量取一定量金属纳米线于烧杯中，再根据比例加入一定浓度的聚乙烯醇缩丁醛(PVB)溶液，搅拌均匀后将原料A放入，上述PVB溶液与金属纳米线的酒精溶液体积比为1：2和1：3，PVB溶液浓度选择1wt％和2wt％的PVB，金属纳米线使用金纳米线(AuNWs)、银纳米线(AgNWs)、铜纳米线(CuNWs)、镍纳米线(NiNWs)和铜镍合金纳米线(Cu-NiNWs)；

(5)将上述整体抽真空，当压强下降到1000Pa时，即停止、通气，待压强恢复到大气压强时，将海绵取出，放入培养皿中送入25℃烘箱中干燥，待其完全干燥后即取出，即获得柔性力学传感元件。

说明书

(5)本发明的附图

图1是本发明方法制备的三聚氰胺海绵与镍纳米线复合的柔性力学传感元件扫描透射电子显微镜图(SEM)。

(6)本发明实施例

以下介绍本发明方法的实施例：

实施例1

三聚氰胺海绵与银纳米线复合的柔性力学传感元件制备。

首先，分散银纳米线的酒精溶液后量取其10ml于烧杯，加入20ml、1wt％的PVB溶液，搅拌均匀后放入原料A，再将烧杯抽真空至1000Pa以下，然后取出海绵放于培养皿送至25℃烘箱干燥，即可获得三聚氰胺海绵与银纳米线复合的柔性力学传感元件。

实施例2

三聚氰胺海绵与银纳米线复合的柔性力学传感元件制备。

首先，分散银纳米线的酒精溶液后量取其10ml于烧杯，加入30ml、1wt％的PVB溶液，搅拌均匀后放入原料A，再将烧杯抽真空至1000Pa以下，然后取出海绵放于培养皿送至25℃烘箱干燥，即可获得三聚氰胺海绵与银纳米线复合的柔性力学传感元件。

实施例3

三聚氰胺海绵与铜纳米线复合的柔性力学传感元件制备。

首先，分散铜纳米线的酒精溶液后量取其10ml于烧杯，加入20ml、1wt％的PVB溶液，搅拌均匀后放入原料A，再将烧杯抽真空至1000Pa以下，然后取出海绵放于培养皿送至25℃烘箱干燥，即可获得三聚氰胺海绵与铜纳米线复合的柔性力学传感元件。

实施例4

三聚氰胺海绵与铜纳米线复合的柔性力学传感元件制备。

首先，分散铜纳米线的酒精溶液后量取其10ml于烧杯，加入30ml、1wt％的PVB溶液，搅拌均匀后放入原料A，再将烧杯抽真空至1000Pa以下，然后取出海绵放于培养皿送至25℃烘箱干燥，即可获得三聚氰胺海绵与铜纳米线复合的柔性力学传感元件。

实施例5

三聚氰胺海绵与金纳米线复合的柔性力学传感元件制备。

首先，分散金纳米线的酒精溶液后量取其10ml于烧杯，加入20ml、1wt％的PVB溶液，搅拌均匀后放入原料A，再将烧杯抽真空至1000Pa以下，然后取出海绵放于培养皿送至25℃烘箱干燥，即可获得三聚氰胺海绵与金纳米线复合的柔性力学传感元件。

实施例6

三聚氰胺海绵与镍纳米线复合的柔性力学传感元件制备。

首先，分散镍纳米线的酒精溶液后量取其10ml于烧杯，加入20ml、1wt％的PVB溶液，搅拌均匀后放入原料A，再将烧杯抽真空至1000Pa以下，然后取出海绵放于培养皿送至25℃烘箱干燥，即可获得三聚氰胺海绵与镍纳米线复合的柔性力学传感元件。

实施例7

三聚氰胺海绵与镍纳米线复合的柔性力学传感元件制备。

首先，分散镍纳米线的酒精溶液后量取其10ml于烧杯，加入30ml、1wt％的PVB溶液，搅拌均匀后放入原料A，再将烧杯抽真空至1000Pa以下，然后取出海绵放于培养皿送至25℃烘箱干燥，即可获得三聚氰胺海绵与镍纳米线复合的柔性力学传感元件。

实施例8

三聚氰胺海绵与铜镍合金纳米线复合的柔性力学传感元件制备。

首先，分散铜镍合金纳米线的酒精溶液后量取其10ml于烧杯，加入20ml、1wt％的PVB溶液，搅拌均匀后放入原料A，再将烧杯抽真空至1000Pa以下，然后取出海绵放于培养皿送至25℃烘箱干燥，即可获得三聚氰胺海绵与铜镍合金纳米线复合的柔性力学传感元件。

实施例9

三聚氰胺海绵与铜镍合金纳米线复合的柔性力学传感元件制备。

首先，分散铜镍合金纳米线的酒精溶液后量取其10ml于烧杯，加入30ml、1wt％的PVB溶液，搅拌均匀后放入原料A，再将烧杯抽真空至1000Pa以下，然后取出海绵放于培养皿送至25℃烘箱干燥，即可获得三聚氰胺海绵与铜镍合金纳米线复合的柔性力学传感元件。

实施例10

三聚氰胺海绵与银纳米线复合的柔性力学传感元件制备。

首先，分散银纳米线的酒精溶液后量取其10ml于烧杯，加入20ml、2wt％的PVB溶液，搅拌均匀后放入原料A，再将烧杯抽真空至1000Pa以下，然后取出海绵放于培养皿送至25℃烘箱干燥，即可获得三聚氰胺海绵与银纳米线复合的柔性力学传感元件。

实施例11

三聚氰胺海绵与铜纳米线复合的柔性力学传感元件制备。

首先，分散铜纳米线的酒精溶液后量取其10ml于烧杯，加入20ml、2wt％的PVB溶液，搅拌均匀后放入原料A，再将烧杯抽真空至1000Pa以下，然后取出海绵放于培养皿送至25℃烘箱干燥，即可获得三聚氰胺海绵与铜纳米线复合的柔性力学传感元件。

实施例12

三聚氰胺海绵与铜纳米线复合的柔性力学传感元件制备。

首先，分散铜纳米线的酒精溶液后量取其10ml于烧杯，加入30ml、2wt％的PVB溶液，搅拌均匀后放入原料A，再将烧杯抽真空至1000Pa以下，然后取出海绵放于培养皿送至25℃烘箱干燥，即可获得三聚氰胺海绵与铜纳米线复合的柔性力学传感元件。

实施例13

三聚氰胺海绵与金纳米线复合的柔性力学传感元件制备。

首先，分散金纳米线的酒精溶液后量取其10ml于烧杯，加入30ml、2wt％的PVB溶液，搅拌均匀后放入原料A，再将烧杯抽真空至1000Pa以下，然后取出海绵放于培养皿送至25℃烘箱干燥，即可获得三聚氰胺海绵与金纳米线复合的柔性力学传感元件。

实施例14

三聚氰胺海绵与镍纳米线复合的柔性力学传感元件制备。

首先，分散镍纳米线的酒精溶液后量取其10ml于烧杯，加入20ml、2wt％的PVB溶液，搅拌均匀后放入原料A，再将烧杯抽真空至1000Pa以下，然后取出海绵放于培养皿送至25℃烘箱干燥，即可获得三聚氰胺海绵与镍纳米线复合的柔性力学传感元件。

实施例15

三聚氰胺海绵与铜镍合金纳米线复合的柔性力学传感元件制备。

首先，分散铜镍合金纳米线的酒精溶液后量取其10ml于烧杯，加入20ml、2wt％的PVB溶液，搅拌均匀后放入原料A，再将烧杯抽真空至1000Pa以下，然后取出海绵放于培养皿送至25℃烘箱干燥，即可获得三聚氰胺海绵与铜镍合金纳米线复合的柔性力学传感元件。

实施例16

三聚氰胺海绵与银纳米线复合的柔性力学传感元件制备。

首先，分散银纳米线的酒精溶液后量取其10ml于烧杯，不加入PVB溶液，直接放入原料A，再将烧杯抽真空至1000Pa以下，然后取出海绵放于培养皿送至25℃烘箱干燥，即可获得三聚氰胺海绵与银纳米线复合的柔性力学传感元件。

实施例17

三聚氰胺海绵与铜纳米线复合的柔性力学传感元件制备。

首先，分散铜纳米线的酒精溶液后量取其10ml于烧杯，不加入PVB溶液，直接放入原料A，再将烧杯抽真空至1000Pa以下，然后取出海绵放于培养皿送至25℃烘箱干燥，即可获得三聚氰胺海绵与铜纳米线复合的柔性力学传感元件。

实施例18

三聚氰胺海绵与镍纳米线复合的柔性力学传感元件制备。

首先，分散镍纳米线的酒精溶液后量取其10ml于烧杯，不加入PVB溶液，直接放入原料A，再将烧杯抽真空至1000Pa以下，然后取出海绵放于培养皿送至25℃烘箱干燥，即可获得三聚氰胺海绵与镍纳米线复合的柔性力学传感元件。

实施例19

三聚氰胺海绵与铜镍合金纳米线复合的柔性力学传感元件制备。

首先，分散铜镍合金纳米线的酒精溶液后量取其10ml于烧杯，不加入PVB溶液，直接放入原料A，再将烧杯抽真空至1000Pa以下，然后取出海绵放于培养皿送至25℃烘箱干燥，即可获得三聚氰胺海绵与铜镍合金纳米线复合的柔性力学传感元件。

实施例20

聚氨酯海绵与银纳米线复合的柔性力学传感元件制备。

首先，分散银纳米线的酒精溶液后量取其10ml于烧杯，加入20ml、1wt％的PVB溶液，搅拌均匀后放入原料B，再将烧杯抽真空至1000Pa以下，然后取出海绵放于培养皿送至25℃烘箱干燥，即可获得聚氨酯海绵海绵与银纳米线复合的柔性力学传感元件。

实施例21

聚醚发泡海绵与银纳米线复合的柔性力学传感元件制备。

首先，分散银纳米线的酒精溶液后量取其10ml于烧杯，加入30ml、1wt％的PVB溶液，搅拌均匀后放入原料C，再将烧杯抽真空至1000Pa以下，然后取出海绵放于培养皿送至25℃烘箱干燥，即可获得聚醚发泡海绵与银纳米线复合的柔性力学传感元件。

实施例22

橡胶海绵与铜纳米线复合的柔性力学传感元件制备。

首先，分散铜纳米线的酒精溶液后量取其10ml于烧杯，加入20ml、1wt％的PVB溶液，搅拌均匀后放入原料D，再将烧杯抽真空至1000Pa以下，然后取出海绵放于培养皿送至25℃烘箱干燥，即可获得橡胶海绵海绵与铜纳米线复合的柔性力学传感元件。

一种利用海绵金属化制备柔性力学传感元件的方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。