一种基于超分子可逆化学的柔性自修复传感器及制造方法

本发明涉及柔性传感器，尤其涉及一种基于超分子可逆化学的柔性自修复传感器及制造方法。

背景技术：

1、随着科技的不断发展，传感器技术取得了很大的突破，尤其是柔性传感器，即采用柔性材料制成的传感器，具有良好的柔韧性、延展性、甚至可自由弯曲甚至折叠，而且结构形式灵活多样，可根据测量条件的要求任意布置，能够非常方便地对复杂被测量物体进行检测，被广泛应用于医疗保健、航天航空、运动器材和环境监测等领域，当前的柔性传感器一般包括柔性超分子柔性基体(安装支撑部件)和传感部件(外部刺激响应部件)，现有的柔性传感器用材料一般包括纸张、纺织材料、聚酯类、橡胶类、硅胶类等，具有优良的柔韧性。

2、但是，现有的柔性传感器在使用中发现，其柔性超分子柔性基体在光照、热、外力和化学物质等作用的影响不可避免地造成微裂纹、损害和创伤，难以进行自修复，降低了材料的基本性能和使用的安全性，缩短了材料的使用寿命，甚至造成安全隐患。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于超分子可逆化学的柔性自修复传感器及制造方法，以解决柔性传感器在产生微裂纹、损害和创伤时难以进行自修复，基本性能降低和使用寿命缩短的问题。

2、基于上述目的，本发明提供了一种基于超分子可逆化学的柔性自修复传感器，包括超分子柔性基体，所述超分子柔性基体内设置有至少两个电极，所述超分子柔性基体内混合有弹性体介质，所述超分子柔性基体的两侧设置有保护层，所述超分子柔性基体的材质为脲基嘧啶酮水凝胶。

3、可选的，所述电极在超分子柔性基体内呈上下层叠设置。

4、可选的，所述电极是定向排列的单壁碳纳米复合材料制成的纤维弹簧。

5、可选的，所述脲基嘧啶酮水凝胶是基于2-脲基-4[1h]-嘧啶酮四重氢键结构端基和聚合物中间链段组成。

6、可选的，所述弹性体介质的材质为丙烯酸-2-甲氧基乙酯聚合物。

7、可选的，所述保护层的材质为尼龙膜。

8、可选的，所述保护层的厚度为15～25μm。

9、可选的，所述超分子柔性基体中混合有通过聚合物交联和π-π堆叠作用均匀分散的单壁碳纳米管。

10、一种超分子可逆化学的柔性自修复传感器制造方法，包括：

11、制备纤维弹簧基体，并在纤维弹簧基体表面涂上聚二甲基硅氧烷，加热固化得到纤维弹簧；

12、制备基液；

13、将一层保护层置于玻璃模具中，随后将纤维弹簧置于保护层上方，将部分基液倒入玻璃模具中，随后依次将四甲基乙二胺和过硫酸铵倒入玻璃模具中进行聚合；

14、聚合5小时后，将另一根纤维弹簧置于前一根纤维弹簧正上方，将另一层保护层平铺在溶液上；

15、溶液在室温下并密封良好的玻璃模具中，继续聚合12小时后超分子柔性基体成型，得到传感器。

16、本发明的有益效果：通过设置的超分子柔性基体能够实现裂纹的自愈合能力，保证传感器常温下的自修复性能，提高传感器的使用寿命，弹性体介质能够保证传感器的柔韧性，保护层能够减少超分子柔性基体附着脏污或被划伤的问题，提高了传感器的基本性能和使用寿命。

技术特征：

1.一种基于超分子可逆化学的柔性自修复传感器，包括超分子柔性基体(1)，其特征在于，所述超分子柔性基体(1)内设置有至少两个电极(2)，所述超分子柔性基体(1)内混合有弹性体介质(3)，所述超分子柔性基体(1)的两侧设置有保护层(4)，所述超分子柔性基体(1)的材质为脲基嘧啶酮水凝胶。

2.根据权利要求1所述的一种基于超分子可逆化学的柔性自修复传感器，其特征在于，所述电极(2)在超分子柔性基体(1)内呈上下层叠设置。

3.根据权利要求1所述的一种基于超分子可逆化学的柔性自修复传感器，其特征在于，所述电极(2)是定向排列的单壁碳纳米复合材料制成的纤维弹簧。

4.根据权利要求1所述的一种基于超分子可逆化学的柔性自修复传感器，其特征在于，所述脲基嘧啶酮水凝胶是基于2-脲基-4[1h]-嘧啶酮四重氢键结构端基和聚合物中间链段组成。

5.根据权利要求1所述的一种基于超分子可逆化学的柔性自修复传感器，其特征在于，所述弹性体介质(3)的材质为丙烯酸-2-甲氧基乙酯聚合物。

6.根据权利要求1所述的一种基于超分子可逆化学的柔性自修复传感器，其特征在于，所述保护层(4)的材质为尼龙膜。

7.根据权利要求1所述的一种基于超分子可逆化学的柔性自修复传感器，其特征在于，所述保护层(4)的厚度为15～25μm。

8.根据权利要求1所述的一种基于超分子可逆化学的柔性自修复传感器，其特征在于，所述超分子柔性基体(1)中混合有通过聚合物交联和π-π堆叠作用均匀分散的单壁碳纳米管(5)。

9.一种超分子可逆化学的柔性自修复传感器制造方法，包括：

技术总结本发明涉及柔性传感器技术领域，具体涉及一种基于超分子可逆化学的柔性自修复传感器及制造方法，包括超分子柔性基体，所述超分子柔性基体内设置有至少两个电极，所述超分子柔性基体内混合有弹性体介质，所述超分子柔性基体的两侧设置有保护层，所述超分子柔性基体的材质为脲基嘧啶酮水凝胶，本发明通过设置的超分子柔性基体能够实现裂纹的自愈合能力，保证传感器常温下的自修复性能，提高传感器的使用寿命，弹性体介质能够保证传感器的柔韧性，保护层能够减少超分子柔性基体附着脏污或被划伤的问题，提高了传感器的基本性能和使用寿命。技术研发人员：吴津金,张海峰,朱昕雨,李文轩,王安琪受保护的技术使用者：安徽信息工程学院技术研发日：技术公布日：2024/1/14