一种具备运动检测和隔热功能的气凝胶制备方法及应用与流程

本发明涉及纳米凝胶材料，具体为一种具备运动检测和隔热功能的气凝胶制备方法及应用。

背景技术：

1、随着柔性电子技术的快速发展，能够将压力信号转换为可检测电信号的压力传感器的发展已经引起了包括健康监测、人机交互和机器人传感在内的各个领域的极大关注。值得注意的是，压阻传感器由于其高灵敏度、灵活性、快速响应和易于信号采集的特性而成为广泛研究的主题。通常，碳材料、金属纳米材料和无机半导体是压阻传感器中实现最佳传感性能的主要敏感材料。然而，传统的压阻传感器受到上述材料固有的刚性、脆性、几何约束和功能限制的限制，从而限制了它们在不同场景中的适用性。由碳材料构建的三维(3d)气凝胶由于其体积结构、卓越的灵活性、成本效益和卓越的整体性能而被认为是高性能压阻传感器的有前途的成分。此外，为了满足健康监测和高温保护等多方面的应用需求，人们越来越重视增强压阻传感器的功能，以涵盖隔热、红外隐身和其他功能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种具备运动检测和隔热功能的气凝胶制备方法及应用，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种具备运动检测和隔热功能的气凝胶制备方法，包括以下步骤：

4、s1：利用氟化氢刻蚀超声剥离ti3alc2法制备薄层mxene纳米片；

5、s2：将s1制备得到的薄层mxene纳米片分散在水中，添加一定量的纤维素纳米晶来调节mxene纳米片的表面zeta电位，再添加一定量水性聚氨酯调节mxene纳米片水溶液的黏度；

6、s3：将s2中的mxene悬浊液转移到有机玻璃盒中，并冷冻干燥得到气凝胶。

7、进一步地，s1中薄层mxene纳米片厚度为1-5nm，宽度为5-8μm。

8、进一步地，s2中调节的mxene纳米片的表面zeta电位范围为40-60mv。

9、进一步地，s2中所调节的mxene纳米片水溶液的黏度范围为2-3mpa·s。

10、进一步地，s3中冷冻干燥过程为先在液氮中快速冻结，后在-60℃，5-10pa的真空条件下干燥24-48小时。

11、进一步地，s3中制备的气凝胶可在80℃环境温度下造成40℃的温差梯度。

12、本发明提供另一种技术方案：一种具备运动检测和隔热功能的气凝胶的应用，将制备的气凝胶与铜片、导电银浆组合应用于压阻传感器中。

13、进一步地，将含有气凝胶的压阻传感器用于实时检测吞咽、吹气、手指和手腕弯曲的各种人体生理信号的能力。

14、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

15、本发明的具备运动检测和隔热功能的气凝胶的制备方法及应用，利用纤维素纳米晶和水系聚氨酯的结合有助于提高气凝胶的鲁棒性，三维互连的层状微观结构和确凿的多孔结构确保了气凝胶优越的导电性和可压缩性，基于此所得到的气凝胶基压阻传感器具有高灵敏度，卓越的机械稳定性和快速响应时间，能够实时监测各种人体生理信号，包括吞咽，吹气，手指和手腕弯曲。此外，三维网络结构使气凝胶具有出色的隔热和红外隐身能力，这种构建ti3c2txmxene气凝胶的简单策略有望促进压阻传感器的多功能集成，并推动下一代电子应用的发展。

技术特征：

1.一种具备运动检测和隔热功能的气凝胶制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种具备运动检测和隔热功能的气凝胶制备方法，其特征在于：s1中薄层mxene纳米片厚度为1-5nm，宽度为5-8μm。

3.如权利要求1所述的一种具备运动检测和隔热功能的气凝胶制备方法，其特征在于：s2中调节的mxene纳米片的表面zeta电位范围为40-60mv。

4.如权利要求1所述的一种具备运动检测和隔热功能的气凝胶制备方法，其特征在于：s2中所调节的mxene纳米片水溶液的黏度范围为2-3mpa·s。

5.如权利要求1所述的一种具备运动检测和隔热功能的气凝胶制备方法，其特征在于：s3中冷冻干燥过程为先在液氮中快速冻结，后在-60℃，5-10pa的真空条件下干燥24-48小时。

6.如权利要求1所述的一种具备运动检测和隔热功能的气凝胶制备方法，其特征在于：s3中制备的气凝胶可在80℃环境温度下造成40℃的温差梯度。

7.一种具备运动检测和隔热功能的气凝胶的应用，其特征在于：将制备的气凝胶与铜片、导电银浆组合应用于压阻传感器中。

8.如权利要求7所述的一种具备运动检测和隔热功能的气凝胶的应用，其特征在于：将含有气凝胶的压阻传感器用于实时检测吞咽、吹气、手指和手腕弯曲的各种人体生理信号的能力。

技术总结本发明公开了一种具备运动检测和隔热功能的气凝胶的制备方法及应用，属于纳米凝胶材料技术领域。其中，气凝胶由纤维素纳米晶、水性聚氨酯和Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;T<subgt;x</subgt; MXene等材料通过定向冷冻干燥法构成。由气凝胶组装而成的压阻传感器具备高灵敏度，优异的机械稳定性，快速的响应时间，以及高达80％压缩应变。此外，所述气凝胶基压阻传感器还具备对吞咽、吹气、手指和手腕弯曲等各种人体生理信号的实时检测能力。而且，气凝胶具有出色的隔热性能，可以在80℃环境温度下产生约40℃的温度梯度。本发明在健康监测和高温保护方面存在高的应用潜力，具有设计简单、易于制造的优点。技术研发人员：陈桂南,周易敏,陈良俊,顾大卫,朱兵斌受保护的技术使用者：德清县浙工大莫干山研究院技术研发日：技术公布日：2024/8/16