一种用于3D打印的MXene浆料的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了印刷电路技术领域的一种用于3D打印的MXene浆料的制备方法及应用，MXene浆料的制备方法，包括以下步骤：步骤一：将400目的Ti3AlC2MAX前驱体研磨，利用LiF/HCl作为蚀刻剂经化学反应后，将所得液体经反复离心及用去离子水洗涤后，得到MXene材料；步骤二：将步骤一所得到的MXene材料进行低速离心后，向所得上层液体中加入非离子表面活性剂制备得到可3D打印的MXene浆料；所述MXene浆料用于制备MXene柔性器件。本发明专利技术结合MXene材料自身特性，将其作为3D打印机的浆料，并将MXene浆料运用于生物医疗领域；MXene纳米片具有高水平的生物相容性；使用3D打印技术，将MXene薄膜打印在一个独立导电聚合物PEDOT衬底上，简化了制造过程并降低了运动伪影，可以记录来自皮肤的高保真心电图信号。高保真心电图信号。高保真心电图信号。

【技术实现步骤摘要】
一种用于3D打印的MXene浆料的制备方法及应用


[0001]本专利技术属于印刷电路
，具体涉及一种用于3D打印的MXene浆料的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]随着科技的发展和进步,个性化医疗正在产生新的工具，可穿戴电子设备便是其中的一种。他们能够监测人体生命体征和生物标志物，以提供早期诊断，进而更好地治疗基础疾病。通过提供持续监测、快速分析和现场诊断，这些设备能够帮助卫生专业人员远程跟踪患者的病情进展和规定的治疗效果。因此，近年来，人们致力于开发低成本、微创和便携式的电子生物传感器，这种传感器可以附着在皮肤上或集成到衣服上。
[0003]喷墨打印具有诸多优势，为低成本、大规模制造可穿戴式电子生物传感器提供了一条简单而直接的路线，具有高度的图案灵活性，然而，墨水的发展步伐已经限制了这种技术在更复杂的电子器件上的广泛应用。随着新型电子器件对体积及微观结构的愈加严格，通过3D打印技术可以制造超过20层的独立结构，因此3D打印这一新型制造工艺具有突出优势，但是喷墨印刷油墨的配方并不通用，目前，在现有的电子墨水配方中，金属纳米颗粒以其高导电性而著称，但它们需要较高的退火温度，这与大多数柔性墨水不兼容以及它们可能具有毒性。
[0004]而且因为传统的3D打印材料经表面加工处理后，裂纹萌生点会转移到亚表面缺陷，而内部缺陷是高周疲劳的主要失效机制，对于裂纹萌生发生在极短寿命内的内部孔隙的情况，可观察到过早失效，通过总结在各种研究中观察到的影响3D打印金属疲劳性能的缺陷特征发现，气孔、未熔合缺陷和未熔化颗粒的尺寸、位置、形状、密度、相互作用和取向都会影响疲劳性能，同时，3D打印零件在微观结构和缺陷方面都表现出各向异性。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种用于3D打印的MXene浆料的制备方法及应用，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0007]一种用于3D打印的MXene浆料的制备方法，包括以下步骤：
[0008]步骤一：将400目的Ti3AlC2MAX前驱体研磨，利用LiF/HCl作为蚀刻剂经化学反应后，将所得液体经反复离心及用去离子水洗涤后，得到MXene材料；
[0009]步骤二：将步骤一所得到的MXene材料进行低速离心后，向所得上层液体中加入非离子表面活性剂制备得到可3D打印的MXene浆料。
[0010]优选地，所述步骤一中盐酸浓度为9M，400目MAX粉末与氟化锂的摩尔比为1:1，反应条件为40
‑
50℃，硅油浴加热24h。
[0011]优选地，所述步骤一中反复离心转速范围在2600
‑
9000r/min之间。
[0012]优选地，所述步骤二中低速离心升降速率为2
‑
6％，转速为2600
‑
4000r/min，离心
时间为45min
‑
1h。
[0013]优选地，所述步骤二中非离子表面活性剂为皂苷，该配方中的MXene与皂苷的浓度比为4:1，且该配方是水性的。
[0014]一种MXene柔性器件，应用制备方法制得的MXene浆料制备而成。
[0015]优选地，包括以下步骤：
[0016]步骤一：将权利要求1
‑
5任一项所述方法制得的MXene浆料稀释，稀释后的MXene浆料浓度为2
‑
8mg/mL；
[0017]步骤二：将步骤一稀释后的浆料注入墨盒中，通过直写式3D挤出机根据建模软件设计好的图案在衬底上进行MXene柔性器件的3D打印；
[0018]步骤三：将步骤二打印出的MXene器件进行真空干燥，得到MXene柔性器件。
[0019]优选地，所述步骤二中用于打印的衬底为独立导电聚合物。
[0020]优选地，所述步骤中真空干燥的干燥温度为40
‑
50℃，真空度为0.1Pa。
[0021]本专利技术的有益效果：
[0022]1、本专利技术结合MXene材料自身特性，将其作为3D打印机的浆料，并将MXene浆料运用于生物医疗领域，可3D打印的水基MXene配方和印刷多功能MXene电极，用于皮肤附着生物传感应用；
[0023]2、本专利技术中MXene水溶液的表面张力被降低到可打印水平，同时保持高薄膜电导率，MXene纳米片具有高水平的生物相容性；
[0024]3、本专利技术使用3D打印技术，将MXene薄膜打印在一个独立导电聚合物PEDOT衬底上，PEDOT既是基材又是记录系统的导电线，该基板是柔性的，具备皮肤相容和舒适性，PEDOT基板还提供了一个导电的、金属类接触点接口外部采集系统，无需在MXene电极下方插入金属连接，简化了制造过程并降低了运动伪影，可以使用打印的MXene电极记录来自皮肤的高保真心电图信号。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1是本专利技术中MXene柔性电极SEM形貌图；
[0027]图2是本专利技术中MXene电极和传统湿Ag/AgCl电极的皮肤接触阻抗谱。
具体实施方式
[0028]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0029]本专利技术提出一种用于3D打印的MXene浆料的制备方法及应用，在MXene分散体中加入非离子表面活性剂，即皂苷，可以使我们在3D打印MXene时，不会对薄膜的柔韧性、生物相容性或导电性造成显著影响，将MXene打印在独立导电聚合物(PEDOT)衬底上，除了其皮肤
粘附和舒适的特性外，自支撑的PEDOT衬底提供了一个导电的，金属类接触点来接口外部采集系统，整个传感器制造过程只需一个打印步骤，无需在MXene电极下方插入金属连接。
[0030]1、MXene浆料的制备方法包括以下步骤：
[0031]步骤一：先进行Ti3C2T
x
MXene材料的制备，将400目的Ti3AlC2MAX前驱体研磨，利用LiF/HCl作为蚀刻剂经化学反应后，将所得液体经反复离心及用去离子水洗涤后，得到MXene材料；
[0032]先制备Ti3C2T
x
材料，称取质量比为1:1，如1g的氟化锂(LiF)和1g的400目MAX粉末(Ti3AlC2)，先后缓慢地加入20mL9M的HCl溶液中，容器为100mL，含搅拌子的聚四氟乙烯反应釜；
[0033]将反应釜放本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于3D打印的MXene浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将400目的Ti3AlC2MAX前驱体研磨，利用LiF/HCl作为蚀刻剂经化学反应后，将所得液体经反复离心及用去离子水洗涤后，得到MXene材料；步骤二：将步骤一所得到的MXene材料进行低速离心后，向所得上层液体中加入非离子表面活性剂制备得到可3D打印的MXene浆料。2.根据权利要求1所述的一种用于3D打印的MXene浆料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中盐酸浓度为9M，400目MAX粉末与氟化锂的摩尔比为1:1，反应条件为40
‑
50℃，硅油浴加热24h。3.根据权利要求1所述的一种用于3D打印的MXene浆料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中反复离心转速范围在2600
‑
9000r/min之间。4.根据权利要求1所述的基于3D打印的MXene浆料的制备方法，其特征在于，所述步骤二中低速离心升降速率为2
‑
6％，转速为2600
‑
4000r/min，离心时间为45min
‑
1h。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：史可心，沈文颢，余亭希，李深越，张一洲，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：