一种双网络复合气凝胶及其制备方法与应用

1.本发明属于压力传感材料技术领域，涉及一种双网络复合气凝胶及其制备方法与应用。


背景技术：

2.柔性压力传感材料具有柔韧性优异、可与任意曲面贴合的优势，已广泛应用于人机交互、医疗健康、机器人触觉等领域。为了满足可贴合于人体皮肤表面的需求，纸、纤维膜、弹性高分子材料等由于其具有的较为柔软且具有韧性的特征，已被应用于柔性压力传感器的构建。气凝胶是通过溶胶凝胶法，在干燥条件下使气体取代凝胶中的液相而形成的一种纳米级多孔固态材料，因其具有三维网络结构，且密度低、柔韧性良好，在构建柔性压力传感器方面具有独特的结构优势。
3.但现有气凝胶压力传感器难以兼具高机械性能和高灵敏度，且制备工艺复杂，多涉及水热反应或加入有机溶剂，同时应用场景受限。专利cn112194180a公开了一种增强气凝胶力学性能的改性方法，将三水合醋酸铅、钛酸四丁酯、正丙醇锆和乙二醇甲醚通过水浴加热反应形成锆钛酸铅前驱液，加入去离子水静置水解后再加入去离子水、环氧丙烷以及碳纳米管制备出掺杂碳纳米管的锆钛酸铅溶胶，在表面覆盖有机溶剂，老化静置形成稳定网状结构的湿凝胶，于乙醇溶剂中置换后进行超临界干燥，得到复合气凝胶。制备的复合气凝胶具有良好的隔热性能、力学性能以及压电性能。但是，制备工艺复杂制备周期长。因此，提出一种兼具高机械性能和高灵敏度，且制备工艺绿色、简便的气凝胶制备方法，具有重要意义。


技术实现要素：

4.为解决现有技术存在的不能兼具高机械性能和高灵敏度、制备工艺复杂且适用范围受限的问题，本发明提供了一种双网络复合气凝胶及其制备方法与应用。通过电化学解链法制备石墨烯纳米带，具有较强的力学性能和导电性，以石墨烯纳米带、水性聚氨酯和水为原料，制备双网络复合气凝胶具有较高的机械性能以及灵敏度，制备方法绿色、简单，具有较强的耐水性，能够适用于不同环境。
5.为实现本发明的技术目的，一方面，本发明给出一种双网络复合气凝胶的制备方法，包括：将水性聚氨酯、石墨烯纳米带和水混合，超声分散后得到分散液，将所述分散液经过冰模板法处理并进行第一定向冷冻干燥，得到复合气凝胶，将所述复合气凝胶置于碳纳米管分散液中进行冰模板法处理并进行第二定向冷冻干燥，得到双网络复合气凝胶。
6.进一步，本发明的制备方法中，石墨烯纳米带由电化学解链法得到，通过电化学反应装置实现；石墨烯纳米带以碳纳米管为制备原料，碳纳米管为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管中的至少一种。电化学解链中的电流密度为0.3～0.7ma/cm2，反应时间为3～11h。制备双网络复合气凝胶的原料中水性聚氨酯的有效含量占水的5～21wt％；水性聚氨酯的有效含量为43wt％；石墨烯纳米带占水性聚氨酯有效含量的1～5wt％。
7.进一步，本发明的制备方法中，第一定向冷冻干燥的条件为：真空度≤30pa，温度≤-56℃，干燥时间为72～140h。碳纳米管分散液的浓度为2wt％；碳纳米管分散液占复合气凝胶的0.5～2.5wt％。第二定向冷冻干燥的条件为：真空度≤30pa，温度≤-56℃，干燥时间为8～72h。
8.另一方面，本发明给出一种双网络复合气凝胶，采用本发明所述方法制备，第一层网络由石墨烯纳米带和水性聚氨酯组成，第二层网络由碳纳米管组成。具体包括以下步骤：
9.1)制备石墨烯纳米带：称取碳纳米管，用无水乙醇超声分散均匀，真空抽滤将电化学反应原料固定在玻璃纤维滤膜上得到多壁碳纳米管滤膜。将碳纳米管滤膜、铂片和铂丝环集流体组装为工作电极，放入聚四氟乙烯夹具中并用六角螺丝固定，以另一个铂丝环为对电极，将两电极放入硫酸电解液中，分别与直流电源的正极和负极相连，于0.3～0.7ma/cm2下剥离3～11h。反应结束后，取出工作电极装置，用去离子水猝灭反应，超声收集滤膜上的产物，并通过聚四氟乙烯滤膜抽滤清洗、收集后分散于无水乙醇中，8000rpm离心10min，收集上清液后冷冻干燥后制得石墨烯纳米带。
10.2)制备分散液：在试管中加入去离子水和占水性聚氨酯有效含量1～5wt％的石墨烯纳米带，超声混合1h后加入有效含量占水5～21wt％的水性聚氨酯，室温下于磁力搅拌机搅拌30min以均匀分散液。
11.3)制备复合气凝胶：用液氮预冷铜台，将分散液倒入密封塑料模具盒中，将模具盒置于预冷过的铜台上，进行定向冷冻干燥，得到固体冰块后转移至冷冻干燥机中，于压力低于30pa，温度低于-56℃条件下冷冻干燥72～140h，得到复合气凝胶。
12.4)制备双网络复合气凝胶：称取0.5～2.5wt％(以复合气凝胶的质量计)的碳纳米管分散液，超声30min以确保其分散均匀性。将复合气凝胶置于碳纳米管分散液中浸渍，将浸渍后的复合气凝胶置于经液氮预冷的铜台上，进行定向冷冻后置于冷冻干燥机中进行冷冻干燥，于压力低于30pa，温度低于-56℃条件下冷冻干燥8～72h，得到双网络复合气凝胶。
13.还有，本发明提供双网络复合气凝胶在可穿戴压力传感器中的应用，本发明通过“物理共混-定向冷冻干燥-浸渍-定向冷冻干燥”方法制备得到仿肌肉结构的双网络复合气凝胶，具有较高的机械强度、同时兼具传感灵敏性，灵敏系数(gf)为29.64～62.42，并且具有保温隔热性和耐水性，能够精确监测水上、水下人体不同关节部位的运动情况，能够应用于多功能、多场景的柔性可穿戴材料。
14.与现有技术相比，本发明提供的技术方案至少具备下述的有益效果或优点：
15.本发明制备的复合气凝胶具有仿肌肉的双网络结构，能够实现较高的机械强度和传感灵敏度，能够应用于多功能、多场景的柔性可穿戴材料。第一层网络由水性聚氨酯和石墨烯纳米带组成，具有优异的耐水性和力学基础；石墨烯纳米带由电化学解链法得到，作为纳米增强材料，与石墨烯相比，具有较大的长径比和平坦的微观形貌，还含有少量含氧官能团，能够增加与水性聚氨酯的接触位点并与其上的极性基团之间形成氢键相互作用，从而增强复合气凝胶的力学性能并赋予导电性。第二层网络由碳纳米管组成，能够与内层网络相互缠绕并形成氢键相互作用，不仅进一步增强了双网络复合气凝胶的力学性能，还大幅度提高了导电性，在受到外力时能够形成“多级接触位点”，扩大压阻效应，从而提高气凝胶的传感灵敏度。且制备方法简单、成本低廉、制备过程绿色环保，不涉及高能耗的高温水热反应且不加入有机溶剂。由于水性聚氨酯的溶胀效应，制备得到的双网络复合气凝胶耐水
性优异，能够精确监测水上、水下人体不同关节部位的运动情况。
16.本发明提供的双网络复合气凝胶具有多孔结构，截面具有层状结构，具有较好的灵敏度、抗疲劳性和压缩回弹性；具有优异的机械性能，轴向压缩强度为91.38kpa，径向压缩强度为60.82kpa；具有和仿肌肉的各向异性结构和保温隔热性能，表现为轴向导热、径向隔热；具有较好的灵敏度，灵敏系数为29.64～62.42；能够识别不同应变的人体活动，如膝盖活动、手指活动；能够作为压力传感材料，监测人体在不同环境中的不同程度活动。在不使用石墨烯纳米带的情况下，制备出的双网络复合气凝胶传感信号起伏较大，受到压力时甚至无法监测到电阻的变化，传感灵敏度大幅度降低。在不进行浸渍碳纳米管分散液的情况下，制备的复合气凝胶无法形成双网络结构，压缩强度大幅度下降，导电性较差且无法进行压力传感。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例。
18.图1是电化学反应装置的电极及部件组装图。a为碳纳米管滤膜工作电极；b为铂丝环对电极；c为固定工作电极用的聚四氟乙烯夹具，包括上、下两个夹片和四个六角螺丝；d为工作电极和夹具c组装后的实物图。
19.图2是实施例1制备的双网络复合气凝胶的表面扫描电镜图和截面扫描电镜图。a为表面扫描电镜图；b为截面扫描电镜图。
20.图3是实施例1制备的双网络复合气凝胶的轴向和径向循环压缩应力应变曲线图。a为轴向循环压缩应力应变曲线图；b为径向循环压缩应力应变曲线图。
21.图4是实施例1制备的双网络复合气凝胶的导热系数图。
22.图5是实施例1制备的双网络复合气凝胶的灵敏度图。
23.图6是实施例1制备的双网络复合气凝胶监测人膝盖活动的电阻变化图。
24.图7是实施例1制备的双网络复合气凝胶监测人的手指活动的电阻变化图。
25.图8是实施例1制备的双网络复合气凝胶监测水下压力电阻变化引起的“sos”摩斯电码图。
26.图9是实施例2制备的双网络复合气凝胶的灵敏度图。
27.图10是实施例3制备的双网络复合气凝胶的灵敏度图。
28.图11是对比例1制备的双网络复合气凝胶的灵敏度图。
29.图12是对比例1制备的双网络复合气凝胶的压力电阻变化图。
30.图13是对比例2制备的复合气凝胶的轴向和径向的压缩强度图。
31.图14是对比例2制备的复合气凝胶的压力电阻变化图。
具体实施方式
32.现结合实施例对本发明的技术方案进行说明，但是，本发明并不限于下述的实施例。下述各实施例中所述实验方法和检测方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可在市场上购买得到。
33.本发明的电化学解链法由电化学反应装置(图1d)完成；电化学反应装置包括：碳纳米管滤膜工作电极(图1a)、用于固定工作电极的夹具(图1c)和铂丝环对电极((图1b)。工作电极包括碳纳米管滤膜、铂片电极和铂丝环集流体。
34.碳纳米管滤膜是工作电极的基础部分，通过采用无水乙醇超声将电化学解链的原料分散均匀后真空抽滤将其固定于玻璃纤维滤膜上，负载电化学反应的原料；铂片电极能够与所述碳纳米管滤膜形成良好的电接触，产生导电通路并促进反应的顺利进行；铂丝环集流体能够与所述铂片电极形成良好的电接触并用于连接电源的正极导线。
35.用于固定工作电极的夹具由两个聚四氟乙烯片和四个六角螺丝组成。所述聚四氟乙烯片设计为圆环状，能够保证电解液的渗透以及氧化过程的顺利进行。对电极由铂丝环组成，所述铂丝环直径比滤膜直径大10mm，能够连接电源负极导电，形成导电回路。
36.实施例1
37.本实施例提供了一种双网络复合气凝胶的制备方法和应用，具体包括以下步骤：
38.步骤一：称取0.3g多壁碳纳米管粉末(购于上海麦克林生化科技股份有限公司，纯度≥95％)，采用无水乙醇超声分散均匀，通过真空抽滤将多壁碳纳米管分散液固定在玻璃纤维滤膜上。将碳纳米管滤膜、铂片电极和铂丝环集流体组装为碳纳米管滤膜工作电极，放入聚四氟乙烯夹具中并用六角螺丝固定，以另一个铂丝环为对电极(图1b)，将两电极放入硫酸电解液中，分别与直流电源的正极和负极相连，于0.5ma/cm2下剥离7h。反应结束后，取出碳纳米管滤膜工作电极，用去离子水猝灭反应，超声收集滤膜上的产物，并通过聚四氟乙烯滤膜抽滤清洗、收集，然后分散至无水乙醇中，8000rpm离心10min，收集上清液后冷冻干燥后制得石墨烯纳米带。
39.步骤二：在试管中加入20g去离子水和0.13g石墨烯纳米带，超声混合1h后加入6.05g水性聚氨酯乳液(编号为dg-6156，购于烟台道成化学有限公司，固体份为42
±
1％)，室温下置于磁力搅拌机搅拌30min以均匀分散混合液。
40.步骤三：用液氮预冷铜台，将分散液倒入密封塑料模具盒中，将模具盒置于预冷过的铜台上，进行定向冷冻干燥，得到固体冰块后转移至冷冻干燥机中，于压力20pa，温度-40℃条件下冷冻干燥120h，得到复合气凝胶。
41.步骤四：称取1.5wt％(以复合气凝胶的质量计)的碳纳米管分散液(购于中国科学院成都有机化学有限公司)，超声30min以确保其分散均匀性。将复合气凝胶置于碳纳米管分散液中浸渍，将浸渍后的复合气凝胶置于经液氮预冷的铜台上，进行定向冷冻后置于冷冻干燥机中进行冷冻干燥，于压力20pa，温度-40℃条件下冷冻干燥24h，得到双网络复合气凝胶。
42.实施例1制备的双网络复合气凝胶表面和截面的扫描电镜图如图2所示，实施例1制备的双网络复合气凝胶的轴向和径向循环压缩应力应变曲线如图3所示，实施例1制备的双网络复合气凝胶的导热系数图如图4所示，实施例1制备的双网络复合气凝胶的灵敏度图如图5所示，实施例1制备的双网络复合气凝胶在空气中以及水中的压力传感性能验证图如图6、图7、图8所示。
43.由图2可知，双网络复合气凝胶具有多孔结构，截面具有层状结构，表明本发明制备的双网络复合气凝胶具有较高的传感灵敏度、较好的抗压性、抗疲劳性和较高的回弹性。双网络复合气凝胶的多孔结构能够为碳纳米管的负载提供基础和支撑，促进形成双网络气
凝胶并提高传感灵敏度。双网络复合气凝胶的层状结构径向呈现“类弹簧”状片层结构，当受到应力时，层与层之间相互挤压，层状“薄片”均匀分担应力，具有较好的抗压性；应力撤去后，由于层的非连续生长和疏松排列，材料会迅速回弹，从而赋予材料较好的抗疲劳性和压缩回弹性。
44.由图3可知，双网络复合气凝胶的轴向和径向压缩强度均较高，轴向压缩强度为91.38kpa(对应顶点处)，径向压缩强度为60.82kpa(对应顶点处)，且经过20个压缩循环后的曲线与第一次压缩回弹的曲线重合，轴向和径向压缩强度没有明显的下降，表明本发明制备的双网络复合气凝胶具有优异的压缩强度和压缩回弹性能，机械性能优异。
45.由图4可知，双网络复合气凝胶双网络复合气凝胶表现出导热各向异性，轴向导热率为0.227w/(m
·
k)，径向导热率为0.074w/(m
·
k)，表现为轴向导热、径向隔热，具有保温隔热性能。由图5可知双网络复合气凝胶在0.6～1.1kpa压力范围内，灵敏系数(gf)为62.18，在1.1～1.9kpa压力范围内，灵敏系数为21.55，具有较好的灵敏度。
46.由图6、图7可知，双网络复合气凝胶能够识别不同应变的人体活动，如膝盖活动、手指活动。由图8可知，双网络复合气凝胶在水下能够监测由压力引起的“sos”摩斯电码。可见本发明提供的双网络复合气凝胶能够作为压力传感材料，监测人体在不同环境中的不同程度活动。
47.实施例2
48.本实施例提供了一种双网络复合气凝胶的制备方法和应用，具体包括以下步骤：
49.步骤一：称取0.3g单壁碳纳米管粉末(购于苏州碳丰石墨烯科技有限公司，产品编号为hqnano-cnts-00，纯度》90wt％)，采用无水乙醇超声分散均匀，通过真空抽滤将单壁碳纳米管分散液固定在玻璃纤维滤膜上。将碳纳米管滤膜、铂片电极和铂丝环集流体组装为碳纳米管滤膜工作电极，放入聚四氟乙烯夹具中并用六角螺丝固定，以另一个铂丝环为对电极，将两电极放入硫酸电解液中，分别与直流电源的正极和负极相连，于0.7ma/cm2下剥离3h。反应结束后，取出工作电极装置，用去离子水猝灭反应，超声收集滤膜上的产物，并通过聚四氟乙烯滤膜抽滤清洗、收集，然后分散至无水乙醇中，8000rpm离心10min，收集上清液后冷冻干燥后制得石墨烯纳米带。
50.步骤二：在试管中加入20g去离子水和0.03g石墨烯纳米带，超声混合1h后加入2.33g水性聚氨酯乳液，室温下置于磁力搅拌机搅拌30min以均匀分散混合液。
51.步骤三：用液氮预冷铜台，将分散液倒入密封塑料模具盒中，将模具盒置于预冷过的铜台上，进行定向冷冻干燥，得到固体冰块后转移至冷冻干燥机中，于压力15pa，温度-56℃条件下冷冻干燥72h，得到复合气凝胶。
52.步骤四：称取2.5wt％(以复合气凝胶的质量计)的碳纳米管分散液，超声30min以确保其分散均匀性。将复合气凝胶置于碳纳米管分散液中浸渍，将浸渍后的复合气凝胶置于经液氮预冷的铜台上，进行定向冷冻后置于冷冻干燥机中进行冷冻干燥，于压力30pa，温度-56℃条件下冷冻干燥8h，得到双网络复合气凝胶。
53.实施例2制备的双网络复合气凝胶轴向压缩强度为80.11kpa，径向压缩强度为52.25kpa，具有较高的机械强度；轴向导热系数为0.196w/(m
·
k)，径向导热系数为0.086w/(m
·
k)，表现为轴向导热、径向隔热，具有保温隔热性能。实施例2制备的双网络复合气凝胶的灵敏度图如图9所示，由图9可知，在0.6～1.1kpa压力范围内，灵敏系数为62.18，在1.1～
1.9kpa压力范围内，灵敏系数为21.55，灵敏度较高。
54.实施例3
55.本实施例提供了一种双网络复合气凝胶的制备方法和应用，具体包括以下步骤：
56.步骤一：将单壁碳纳米管和多壁碳纳米管按质量比1:1混合，称取0.3g混合后的碳纳米管粉末，采用无水乙醇超声分散均匀，通过真空抽滤将碳纳米管分散液固定在玻璃纤维滤膜上。将碳纳米管滤膜、铂片和铂丝环集流体组装为碳纳米管滤膜工作电极，放入聚四氟乙烯夹具中并用六角螺丝固定，以另一个铂丝环为对电极，将两电极放入硫酸电解液中，分别与直流电源的正极和负极相连，于0.3ma/cm2下剥离11h。反应结束后，取出工作电极装置，用去离子水猝灭反应，超声收集滤膜上的产物，并通过聚四氟乙烯滤膜抽滤清洗、收集，然后分散至无水乙醇中，8000rpm离心10min，收集上清液后冷冻干燥后制得石墨烯纳米带。
57.步骤二：在试管中加入20g去离子水和0.042g石墨烯纳米带，超声混合1h后加入9.77g水性聚氨酯乳液，室温下置于磁力搅拌机搅拌30min以均匀分散混合液。
58.步骤三：用液氮预冷铜台，将分散液倒入密封塑料模具盒中，将模具盒置于预冷过的铜台上，进行定向冷冻干燥，得到固体冰块后转移至冷冻干燥机中，于压力30pa，温度-50℃条件下冷冻干燥140h，得到复合气凝胶。
59.步骤四：称取0.5wt％(以复合气凝胶的质量计)的碳纳米管分散液，超声30min以确保其分散均匀性。将复合气凝胶置于碳纳米管分散液中浸渍，将浸渍后的复合气凝胶置于经液氮预冷的铜台上，进行定向冷冻后置于冷冻干燥机中进行冷冻干燥，于压力20pa，温度-25℃条件下冷冻干燥72h，得到双网络复合气凝胶。
60.实施例3制备的双网络复合气凝胶轴向压缩强度为101.25kpa，径向压缩强度为74.13kpa，具有较高的机械强度；轴向导热系数为0.241w/(m
·
k)，径向导热系数为0.091w/(m
·
k)，表现为轴向导热、径向隔热，具有保温隔热性能。实施例3制备的双网络复合气凝胶的灵敏度图如图10所示，由图10可知，在0.6～1.1kpa压力范围内，灵敏系数为60.22，在1.1～1.9kpa压力范围内，灵敏系数为20.74，灵敏度较高。
61.对比例1
62.本对比例中复合气凝胶的制备方法与实施例1的区别在于：不使用石墨烯纳米带。
63.图11为对比例1制备的双网络复合气凝胶的灵敏度图，图12为对比例1制备的双网络复合气凝胶在1.9kpa压力下的传感性能验证图。
64.由图11和图12可知，在0.6～1.1kpa压力范围内，灵敏度为19.72，在1.1～1.9kpa压力范围内，灵敏度为7.58；施加恒定1.9kpa压力时，信号响应小，相对电阻变化在20％左右浮动，具有不稳定性。表明在制备双网络复合气凝胶过程中不加入石墨烯纳米带会导致传感灵敏度大幅度降低，并且传感信号起伏较大，受到压力时甚至无法监测到电阻的变化。
65.对比例2
66.本对比例中复合气凝胶的制备方法与实施例1的区别在于：去掉步骤四。
67.图13为对比例2制备的复合气凝胶的轴向和径向的压缩强度图，图14为对比例2制备的复合气凝胶按压时的相对电阻变化图。
68.由图13和图14可知，对比例2制备的复合气凝胶轴向压缩强度为59.37kpa，径向压缩强度为40.28kpa，相比于实施例1制备的双网络复合气凝胶压缩强度大幅度下降。按压时无法出现规律的压阻传感信号，无法进行压力传感。
69.对比例2制备的复合气凝胶无法形成双网络结构，且电阻为1732kω，导电性差。
70.由上述实施例以及对比例可知，本发明提供的双网络复合气凝胶具有多孔结构，截面具有层状结构，具有较好的灵敏度、抗疲劳性和压缩回弹性；具有优异的机械性能，轴向压缩强度为91.38kpa，径向压缩强度为60.82kpa；具有保温隔热性能，表现为轴向导热、径向隔热；具有较好的灵敏度，灵敏系数为29.64～62.42；能够识别不同应变的人体活动，如膝盖活动、手指活动；能够作为压力传感材料，监测人体在不同环境中的不同程度活动。在不使用石墨烯纳米带的情况下，制备出的双网络复合气凝胶传感信号起伏较大，受到压力时甚至无法监测到电阻的变化，传感灵敏度大幅度降低。在不进行浸渍碳纳米管分散液的情况下，制备的复合气凝胶无法形成双网络结构，压缩强度大幅度下降，导电性较差且无法进行压力传感。
71.如上所述，较好的描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。上述实施例和说明书仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，本发明不受上述实施例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种改变和改进，均应落入本发明确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种双网络复合气凝胶的制备方法，其特征在于，包括：将水性聚氨酯、石墨烯纳米带和水混合，超声分散后得到分散液，将所述分散液经过冰模板法处理并进行第一定向冷冻干燥，得到复合气凝胶，将所述复合气凝胶置于碳纳米管分散液中进行冰模板法处理并进行第二定向冷冻干燥，得到双网络复合气凝胶。2.根据权利要求1所述的双网络复合气凝胶的制备方法，其特征在于，所述石墨烯纳米带由电化学解链法得到；所述石墨烯纳米带的电化学解链中电流密度为0.3～0.7ma/cm2，反应时间为3～11h。3.根据权利要求2所述的双网络复合气凝胶的制备方法，其特征在于，所述石墨烯纳米带以碳纳米管为制备原料，所述碳纳米管为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管中的至少一种。4.根据权利要求1所述的双网络复合气凝胶的制备方法，其特征在于，所述水性聚氨酯的有效含量占水的5～21wt％；所述石墨烯纳米带占所述水性聚氨酯的有效含量的1～5wt％。5.根据权利要求1所述的双网络复合气凝胶的制备方法，其特征在于，所述第一定向冷冻干燥的条件为：真空度≤30pa，温度≤-56℃，干燥时间为72～140h。6.根据权利要求1所述的双网络复合气凝胶的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管分散液的浓度为2wt％；所述碳纳米管分散液占复合气凝胶的0.5～2.5wt％。7.根据权利要求1所述的双网络复合气凝胶的制备方法，其特征在于，所述第二定向冷冻干燥的条件为：真空度≤30pa，温度≤-56℃，干燥时间为8～72h。8.一种气凝胶，其特征在于，采用权利要求1～7任一项所述方法制备。9.一种压力传感材料，其特征在于，包含权利要求8所述的气凝胶。

技术总结
本发明公开了一种双网络复合气凝胶及其制备方法与应用，所述制备方法包括：将水性聚氨酯、石墨烯纳米带和水混合，超声分散后得到分散液，经过冰模板法处理、定向冷冻干燥后置于碳纳米管分散液中，再次进行冰模板法处理、定向冷冻干燥，得到双网络复合气凝胶。所述石墨烯纳米带由电化学解链法得到，具有较强的力学性能以及导电性。制备出具有仿肌肉结构的双网络复合气凝胶，还具有较强的机械性能以及较高的灵敏度，以及防水性和保温隔热性能，能够应用于柔性压力传感材料监测空气中以及水下人体不同部位的不同程度运动。本发明提供的制备方法绿色、简便，对气凝胶在压力传感材料中的应用具有重要意义。的应用具有重要意义。的应用具有重要意义。


技术研发人员：罗晓民 孔慧 张鹏 冯见艳 王剑 姬露锋 孟鑫
受保护的技术使用者：陕西科技大学
技术研发日：2023.06.15
技术公布日：2023/9/22