【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于纳米新材料，具体涉及一种mxene基电极及制备方法、电容式压力传感器及制作方法。
技术介绍
1、压力传感器能够将外界的压力转化为可测量的物理信号，是发展人工智能、实现万物互联的核心部件和先决条件。近年来，随着微电子技术和材料科学的快速发展，柔性压力传感器在健康医疗、工业控制、便携消费电子等多领域都展现出巨大的发展潜力。
2、按传感原理分类，目前最为常见的压力传感器主要有电阻式、压电式、电容式等。其中电容式压力传感器因为具有突出的机械灵活性、灵敏度、重复性、温度独立性、空间分辨率等特点而备受关注。其器件结构与平行板电容器类似，由上下电极和电介质层组成。其输出信号，即电容的计算公式如下所示：
3、
4、可以看出，传感器的电容和电极面积(s)，极板间距(d)和电介质介电常数(εr)有关，而其中上下电极的相对面积很难发生较大的变化，因此通过促进极板间距d的变化以及提高介质层材料的介电常数εr进而提高电容输出值的变化成为目前提高压力传感器性能的主流方法。
5、具体地，常用的方法有：(1)针对电介质层设计易于压缩的表面微结构以及多孔结构，通过促进上下极板之间的间距变化来提高传感能力；(2)向电介质层的基体材料，即聚合物中添加介电陶瓷材料(如钛酸钡、钛锆酸铅、钛酸铜钙等)、导电材料(如碳纳米管、石墨烯或mxene等材料)等高介电常数填料来提高复合材料的介电常数。
6、然而，对于设计低压缩模量的结构这一改进策略来说，介质层受压时会迅速减少空气间隙，使得微结构、多孔等结构在
7、对于提高介质层材料的介电常数这一改进策略来说，添加陶瓷填料和导电填料均存在一定的应用短板。选择导电纳米材料作为填料时，纳米粒子具有较高的表面能，容易堆积团聚在一起，无法均匀分散在基体材料中，导致填充效果较差；且当填充量超过一定质量分数(即渗流阈值)后，复合材料内部的导电颗粒相接触连通，形成导电通路，会导致介电常数下降。当选择陶瓷纳米粉体作为填料时，与导电填料类似，也会出现团聚以及分散性较差的问题；此外，如果想要达到可观的提高复合介质层介电常数的效果，需要掺杂高填充系数的刚性的陶瓷纳米粉体，这必然会导致介质层出现开裂和应力缺陷，机械性能、柔韧性的大幅度降低。
8、因此，普通的掺杂手段往往无法实现聚合物介电常数数量级的提升，采用介电复合材料作为敏感层材料时，其电容的初始值仍然较低，当器件高度集成时的微型化也会导致输出电容量较小，传感结果容易受到外电路中寄生电容的影响，从而导致较低的信噪比。
9、mxene作为一种新型二维层状材料，自本世纪发现以来，在纳米材料的开发与应用中逐渐展现出其独特性和优越性。mxene具有优异的导电性，表面的亲水基团赋予了其在极性溶剂中较好的分散性，适合溶液加工制备导电薄膜或与其他纳米材料结合制备纳米复合物，为器件提供更好的材料性能。mxene的片层结构有利于离子插层，涂覆电极能够进一步提升电极的比表面积，获得较高的赝电容。然而mxene表面的含氧基团较多，容易发生氧化和降解行为，影响其电化学性能。
10、公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种mxene基电极及制备方法、电容式压力传感器及制作方法，其通过混合电容传感机理有效提高电容响应，提高器件响应的灵敏度；采用多孔和表面微结构联用，提高器件响应的线性度。
2、为了实现上述目的，本专利技术一具体实施例提供了一种mxene基电极的制备方法，包括：
3、以max相粉末为原料制备黏土状多层mxene沉淀；
4、对多层mxene沉淀进行插层剥离及抗氧化表面改性，获得改性的单层mxene分散液；
5、将单层mxene分散液与纳米纤维分散液进行搅拌、真空辅助抽滤、冷冻干燥，获得mxene基电极。
6、在本专利技术的一个或多个实施例中，以max相粉末为原料制备黏土状多层mxene沉淀，包括：
7、将适量lif与适量hcl加入聚四氟乙烯反应釜中混合磁力搅拌至粉末溶解；
8、将max相粉末分次加入反应釜中进行反应一定时间，获得反应液；
9、对反应液采用去离子水反复洗涤、离心，直至上层清液的ph值大于6；
10、收集底层黏土状多层mxene沉淀。
11、在本专利技术的一个或多个实施例中，采用单宁酸或抗坏血酸对多层mxene沉淀进行插层剥离及抗氧化表面改性，获得改性的单层mxene分散液。
12、在本专利技术的一个或多个实施例中，采用单宁酸对多层mxene沉淀进行插层剥离及抗氧化表面改性，包括：
13、配置浓度范围为1mg/ml-5mg/ml的单宁酸水溶液；
14、将适量多层mxene沉淀置于离心管中，加入配置好的单宁酸水溶液进行震荡摇匀，通入n2，超声进行多层mxene沉淀的插层剥离，获得悬浊液；
15、将悬浊液进行离心得到ta插层改性的单层ta-mxene分散液。
16、在本专利技术的一个或多个实施例中，将单层mxene分散液与纳米纤维分散液进行搅拌、真空辅助抽滤、冷冻干燥，获得mxene基电极，包括：
17、配置浓度范围为1mg/ml-5mg/ml的均一纳米纤维分散液，所述纳米纤维为一维纳米纤维，包括细菌纤维素、纤维素纳米纤维、醋酸纤维素；
18、将配置好的纳米纤维分散液逐滴加入ta-mxene分散液中并搅拌；
19、将ta-mxene/纳米纤维分散液进行真空辅助抽滤，得到的抽滤薄膜；
20、将抽滤薄膜进行冷冻干燥，获得mxene基电极。
21、在本专利技术的一个或多个实施例中，将抽滤薄膜进行冷冻干燥包括：
22、将抽滤薄膜先进行预冻4h以上，后进行冻干48h以上。
23、本专利技术一具体实施例还提供了一种采用上述的mxene基电极的制备方法制备的mxene基电极。
24、本专利技术一具体实施例还提供了一种电容式压力传感器，包括：
25、第一电极；
26、离子水凝胶层，设置于所述第一电极表面，所述离子水凝胶层背离第一电极的表面具有微结构，所述微结构为不规则的凹凸结构；
27、上述的mxene基电极，设置于所述离子水凝胶层背离所述第一电极的表面上。
28、本专利技术一具体实施例还提供了一种电容式压力传感器的制作方法，包括：
29、采用上述的mxene基电极的制备方法制备mxene基电极；
30、制备表面具有微结构的离子水凝胶层；
31、提供第一电极，将所述离子水凝胶层转移至第一电极上，具有微结构的表面背离第一电极设置；
32、将所述mxene基电极设本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种MXene基电极的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的MXene基电极的制备方法，其特征在于，以MAX相粉末为原料制备黏土状多层MXene沉淀，包括：
3.根据权利要求1所述的MXene基电极的制备方法，其特征在于，采用单宁酸或抗坏血酸对多层MXene沉淀进行插层剥离及抗氧化表面改性，获得改性的单层MXene分散液。
4.根据权利要求3所述的MXene基电极的制备方法，其特征在于，采用单宁酸对多层MXene沉淀进行插层剥离及抗氧化表面改性，包括：
5.根据权利要求1所述的MXene基电极的制备方法，其特征在于，将单层MXene分散液与纳米纤维分散液进行搅拌、真空辅助抽滤、冷冻干燥，获得MXene基电极，包括：
6.根据权利要求5所述的MXene基电极的制备方法，其特征在于，将抽滤薄膜进行冷冻干燥包括：
7.一种采用权利要求1-6中任一项所述的MXene基电极的制备方法制备的MXene基电极。
8.一种电容式压力传感器，其特征在于，包括：
9.一种电容式压力传感
10.根据权利要求9所述的电容式压力传感器的制作方法，其特征在于，制备表面具有微结构的离子水凝胶层，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种mxene基电极的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的mxene基电极的制备方法，其特征在于，以max相粉末为原料制备黏土状多层mxene沉淀，包括：
3.根据权利要求1所述的mxene基电极的制备方法，其特征在于，采用单宁酸或抗坏血酸对多层mxene沉淀进行插层剥离及抗氧化表面改性，获得改性的单层mxene分散液。
4.根据权利要求3所述的mxene基电极的制备方法，其特征在于，采用单宁酸对多层mxene沉淀进行插层剥离及抗氧化表面改性，包括：
5.根据权利要求1所述的mxene基电极的制备方...
【专利技术属性】
技术研发人员：潘革波，陆逸昕，徐文晴，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：
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