(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 202211123320.7 (22)申请日 2022.09.15 (71)申请人 浙江农林大 学 地址 311300 浙江省杭州市临安区武肃街 666号 (72)发明人 沈晓萍　孟庆雨　孙庆丰　王媛媛　 (74)专利代理 机构 南京源点知识产权代理有限 公司 32545 专利代理师 陈彩霞　王佳妹 (51)Int.Cl. G01L 9/12(2006.01) G01N 27/22(2006.01) B82Y 30/00(2011.01) B82Y 40/00(2011.01) (54)发明名称 木基材水下电容式机械波传感材料及其制 备方法和应用 (57)摘要 本发明公开了一种木基材水下电容式机械 波传感材料及其制备方法和应用， 该制备方法包 括电极的制备以及介电层的制备， 电极的制备包 括： 将脱除木质素的木材经碳化后， 负载导电聚 合物； 介电层的制备包括： S1、 将树脂微结构 模型 浸入PDMS预聚液中， 加热固化后脱模， 得到PDMS 模具； S2、 将凝胶单体加入碳纳米纤维浆中， 然后 向其中加入两性离子单体和盐酸的混合溶液， 再 加入助剂， 得到CNF复合离子凝胶预聚液， 然后将 预聚液导入PDMS模具中， 加热聚合后脱模。 本发 明采用具有 微结构的CNF复合离子凝胶作为介电 层、 碳化木作为电极， 制备了具有优异的机械性 能和感应性能的传感材料， 凝胶介电层的微结构 与碳化木的孔隙结构之间存在一定的相互作用， 大大提高了传感器的灵敏度。 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 CN 115468698 A 2022.12.13 CN 115468698 A 1.一种木基材水下电容式机械波传感材料的制备方法， 其特征在于， 包括电极的制备 以及介电层的制备， 其中， 所述电极的制备包括： 将脱除木质素的木材经碳化后， 负载导电聚合物， 得到导电碳化 木电极； 所述介电层的制备包括： S1、 将树脂微结构模型浸 入PDMS预聚液中， 加热固化后脱模， 得到P DMS模具； S2、 将凝胶单体加入碳纳米纤维浆中， 然后向其中加入两性离子单体和盐酸的混合溶 液， 再加入引发剂和交联剂， 得到CNF复合离子凝胶预聚液， 然后将 CNF复合离子凝胶预聚液 导入步骤S1所得的PDMS模 具中， 加热聚合后脱模， 得到具有微结构的抗润胀CNF复合离子凝 胶介电层。 2.根据权利要求1所述的木基材水下电容式机械波传感材料的制备方法， 其特征在于， 所述木材脱除木质素的方法包括： 将 木材在室温下浸泡在的碱性溶液中12～2 4h， 清洗后将 木材浸入H2O2溶液中2～5h， 直至木材颜色变白， 最后将木材冷冻干燥， 得到脱木质素木材； 优选地， 所述碱性溶液为含浓度为2.5～3mol/L的NaOH和0.4～1mol/L的Na2SO3的混合溶液， H2O2溶液的浓度为2.5～3mo l/L。 3.根据权利要求1所述的木基材水下电容式机械波传感材料的制备方法， 其特征在于， 所述碳化包括： 木材在惰性气体气氛下升温至1000～1200℃， 然后保持2～4h， 升温速率为 10～15℃/m1 1。 4.根据权利要求1所述的木基材水下电容式机械波传感材料的制备方法， 其特征在于， 所述负载导电聚合物包括： 将碳化后的木材于Fe3+盐溶液中浸泡12～24h， 再冷冻干燥48～ 60h， 最后将木材样品和导电聚合物在0～25℃的密封环 境中反应1～7天； 优选地， 所述导电 聚合物的单体为吡咯或者噻吩， 吡咯与Fe3+的摩尔比为(2～3)： 1， 噻吩与Fe3+的摩尔比为(2 ～3)： 1。 5.根据权利要求1所述的木基材水下电容式机械波传感材料的制备方法， 其特征在于， 步骤S1中， 所述PD MS模具的制备方法为： 以树脂作为打印材料， 使用3D打印机打印阵列的微 结构模型， 然后将微结构模型浸入PDMS预聚液中， 在70～80℃下聚合6～8h， 然后脱模得到 所述PDMS模具。 6.根据权利要求1所述的木基材水下电容式机械波传感材料的制备方法， 其特征在于， 步骤S2中， 所述凝胶单体为丙烯酰胺、 丙烯酰胺衍生物、 丙烯酸或丙烯酸衍生物， 所述两性 离子单体为[2 ‑(甲基丙烯 酰基氧基)乙基 ]二甲基‑(3‑磺酸丙基)氢氧化铵和2 ‑羟基乙基甲 基丙烯酸酯。 7.根据权利要求6所述的木基材水下电容式机械波传感材料的制备方法， 其特征在于， 所述两性离子单体和盐酸的混合溶液的制备方法为： 将质量比为1： (2～3)： (0.03～0.05) 的[2‑(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基 ‑(3‑磺酸丙基)氢氧化铵、 2 ‑羟基乙基甲基丙烯酸 酯和盐酸加入水中， 搅拌1～1.5 h。 8.一种木基材水下电容式机械波传感材料， 其特征在于， 由根据权利要求1至7中任一 项所述的制备 方法制得。 9.一种权利要求8所述的木基材水下电容式机械波传感材料在制备水下电容式机械波 传感器中的应用。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115468698 A 210.一种采用权利要求8所述的传感材料制备水下电容式机械波传感器的方法， 其特征 在于， 包括如下步骤： 在介电层其中一 面聚合导电胶； 将电极和负载了导电胶的介电层封装并固定即得 水下电容式机 械波传感器。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115468698 A 3