(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210825032.X (22)申请日 2022.07.13 (71)申请人 武汉理工大 学 地址 430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路 122号 (72)发明人 何松　杜春花　 (74)专利代理 机构 湖北武汉 永嘉专利代理有限 公司 42102 专利代理师 崔友明　李艳景 (51)Int.Cl. C01B 33/158(2006.01) C01B 33/152(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 一种超柔导电硅气凝胶及其制备方法和在 传感器中的应用 (57)摘要 本发明公开了一种超柔导电硅气凝胶及其 制备方法和在传感器中的应用。 该超柔导电硅气 凝胶包括超柔硅气凝胶和负载在超柔硅气凝胶 中的热电材料； 热电材料为3， 4 ‑(亚乙二氧噻 吩)‑聚(苯乙烯磺酸)。 通过一步溶胶 ‑凝胶法、 利 用乙烯基硅烷作为硅源， 与共轭双 烯发生双烯合 成反应， 并负载热电材料制备得到。 该超柔导电 硅气凝胶， 机械性能良好， 柔性优异， 可压缩范围 大， 压缩到90％以上可实现完全回弹， 并具有导 电特性； 用于传感器中， 探测下限低， 灵敏度高， 温度分辨率高， 稳定性和重复性好， 无需连接外 部电源， 可同时实现温度、 压力、 湿度的多参数传 感， 适用于作为人体健康信号的监测和机械仿生 手的触觉传感器， 且在消防应用方面潜力巨大。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 115259166 A 2022.11.01 CN 115259166 A 1.一种超柔导电硅气凝胶， 其特征在于， 包括超柔硅气凝胶和负载在所述超柔硅气凝 胶中的热电材 料； 其中热电材 料为PEDOT: PSS。 2.根据权利要求1所述的超柔导电硅气凝胶， 其特征在于， 所述超柔硅气凝胶以含有乙 烯基的硅烷作为硅源， 与共 轭双烯发生双烯合成反应， 并通过一 步溶胶‑凝胶法制备 得到。 3.根据权利要求2所述的超柔导电硅气凝胶， 其特征在于， 含有乙烯基的硅烷为乙烯基 三甲氧基硅烷或乙烯基甲基二甲氧硅烷中的至少一种。 4.根据权利要求2所述的超柔导电硅气凝胶， 其特征在于， 共轭双烯为异戊二烯或山梨 酸钾。 5.一种权利要求1 ‑4任一项所述的超柔导电硅气凝胶的制备方法， 其特征在于， 通过一 步溶胶‑凝胶法， 利用乙烯基硅烷作为硅源， 与共轭双烯发生双烯合成反应， 并负载热电材 料， 得到超柔 导电硅气凝胶。 6.根据权利要求5所述的制备 方法， 其特 征在于， 包括 三种方式： 方式一： 以乙烯基三甲氧基硅烷、 乙烯基甲基二甲氧硅烷、 尿素和表面活性剂CTAC为原 料， 混合在醋酸溶液中， 通过溶胶 ‑凝胶法得到凝胶后， 浸泡在异戊二烯溶液中， 以氯化锌作 催化剂， 浸泡结束后常压干燥得到超柔硅气 凝胶； 再将超柔硅气凝胶浸泡在PEDOT:PSS溶液 中， 取出干燥即可 得到超柔 导电硅气凝胶； 方式二： 以乙烯基三甲氧基硅烷、 乙烯基甲基二甲氧硅烷、 山梨酸钾、 尿素和表面活性 剂CTAC为原料， 混合在醋酸溶液中， 通过溶胶 ‑凝胶法得到超柔硅气凝胶； 再将超柔硅气凝 胶浸泡在PEDOT: PSS溶液中， 取出干燥即可 得到超柔 导电硅气凝胶； 方式三： 以乙烯基三甲氧基硅烷、 乙烯基甲基二甲氧硅烷、 山梨酸钾、 尿素和表面活性 剂CTAC为原料， 混合在PEDOT: PSS溶液中， 通过 溶胶‑凝胶法制备 得到超柔 导电硅气凝胶。 7.根据权利要求6所述的制备 方法， 其特 征在于， 方式一中， 乙烯基三甲氧基硅烷、 乙烯基甲基二甲氧硅烷、 尿素和表面活性剂CTAC摩尔 比为1:0.5～ 2： 3～6： 0.1～1； 催化剂氯化锌的添加量 为5‑10％的催化 量； 方式二中， 乙烯基三甲氧基硅烷、 乙烯基甲基二甲氧硅烷、 山梨酸钾、 尿素和表面活性 剂CTAC摩尔比为1:0.5～ 2： 1*10‑3～0.1： 3～6： 0.1～1； 方式二中， 乙烯基三甲氧基硅烷、 乙烯基甲基二甲氧硅烷、 山梨酸钾、 尿素和表面活性 剂CTAC摩尔比1:0.5～ 2： 1*10‑3～0.1： 3～6： 0.1～1。 8.根据权利要求5或6所述的制备 方法， 其特 征在于， 所述制备 方法有三种方式： 方式一， 具体包括以下步骤： 1)将乙烯基三甲氧基硅烷、 乙烯基甲基二甲氧硅烷、 尿素和表面活性剂CTAC混合在醋 酸溶液中， 室温搅拌下酸 性条件下硅烷发生水解， 得到 透明溶胶； 2)将步骤1)得到的透明溶胶 在60‑80℃下进行凝胶化； 3)将步骤2)所得凝胶清洗干净并在常温常压进行干燥， 然后浸泡在异戊二烯溶液中， 加入氯化锌作催化剂， 浸泡结束后常压 干燥得到超柔硅气凝胶； 4)将步骤3)制 备所得超柔硅气凝胶， 浸渍在3， 4 ‑(亚乙二氧噻吩) ‑聚(苯乙烯磺酸)溶 液中， 常压 干燥后得到超柔 导电硅气凝胶。 方式二， 具体包括以下步骤： 1)将乙烯基三甲氧基硅烷、 乙烯基甲基二甲氧硅烷、 山梨酸钾、 尿素和表面活性剂CTAC权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115259166 A 2混合在醋酸溶 液中， 室温搅拌下酸催化水解 烷氧硅烷， 得透明溶胶； 2)将步骤1)得到的透明溶胶 在60‑80℃下进行凝胶化； 3)将步骤2)所 得凝胶清洗 干净并在常温常压进行干燥得到超柔硅气凝胶； 4)将步骤3)制 备所得超柔硅气凝胶， 浸渍在3， 4 ‑(亚乙二氧噻吩) ‑聚(苯乙烯磺酸)溶 液中， 常压 干燥后得到超柔 导电硅气凝胶。 方式三， 具体包括以下步骤： 1)将乙烯基三甲氧基硅烷、 乙烯基甲基二甲氧硅烷、 山梨酸钾、 尿素和表面活性剂CTAC 混合在PEDOT: PSS中， 室温搅拌一段时间， 在酸 性条件下 水解硅烷； 2)将步骤1)得到的透明溶胶 在60‑80℃下进行凝胶化； 3)将步骤2)所 得凝胶清洗 干净并在常温常压进行干燥得到超柔 导电硅气凝胶。 9.一种权利要求1 ‑4任一项所述的超柔 导电硅气凝胶 在传感器中的应用。 10.一种基于超柔导电硅气凝胶的自供电多参数传感器， 其特征在于， 包括权利要求1 ‑ 4任一项所述的超柔导电硅气 凝胶、 电极和电信号测量装置； 所述电信号测量装置用于测量 所述电极与超柔 导电硅气凝胶之间接触电信号及其变化。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115259166 A 3