制备氧化石墨烯薄膜和柔性非接触式电容传感器的方法

制备氧化石墨烯薄膜和柔性非接触式电容传感器的方法
【专利摘要】本发明提供一种制备氧化石墨烯薄膜的方法和一种利用该方法制备的氧化石墨烯薄膜作为介电层来制备柔性非接触式电容传感器的方法。制备氧化石墨烯薄膜的方法包括以下步骤：准备滤膜；制备其中均匀地分散有金属氢氧化物纳米材料的水溶液；在滤膜上形成牺牲层；制备氧化石墨烯的水溶液；使氧化石墨烯的水溶液中的氧化石墨烯吸附在衬底上，得到复合结构；去除牺牲层，得到具有预定厚度的氧化石墨烯薄膜。根据本发明的制备氧化石墨烯的方法，能够可控的制备氧化石墨烯薄膜。
【专利说明】
制备氧化石墨烯薄膜和柔性非接触式电容传感器的方法
技术领域
[0001]本发明属于电子器件制造技术领域，具体地讲，本发明涉及一种制备超薄氧化石墨烯薄膜的方法以及一种利用该方法制备柔性非接触式电容传感器的方法。
【背景技术】
[0002]非接触接近式传感器按其工作原理的不同可以分为电感式接近传感器、电容式接近传感器和霍尔式接近传感器。1831年法拉第发现了电磁感应，使得电感式接近传感器应运而生。电感式接近传感器的原理是利用法拉第电磁感应定律来检测导体材料的靠近而不用与它们实际接触，但这种传感器只能检测金属导体。霍尔式接近传感器是利用霍尔效应通过检测物体两端的电位差值(即，霍尔电位)来实现传感，是一种廉价但是灵敏度低的检测金属物体的接近式传感器。电容式接近传感器与电感式接近传感器有着类似的工作原理，但其可以检测任何可导电或具有不同介电常数的导电材料。电容式接近传感器非常适宜于触摸板应用，因为人类体内大部分含有的都是水，是一种高介电常数的物质，并且人体内还含有离子物体，使得人体成为很好的导体。随着越来越多的人机接口使用触摸传感控制器可靠的响应命令，接近电容式传感器变得越来越流行。
[0003]石墨烯作为一种具有单原子层结构的二维材料，具有很多独特的电化学性质，从而使其在化学生物传感器、光电子器件和超级电容器方面都有着广泛的应用。氧化石墨烯作为一种石墨烯的衍生物，具有很多含氧官能团，是一种水溶性的二维绝缘材料。其众多的含氧官能团的存在，赋予其很多独特的化学性质，并且很容易通过化学修饰的手段与高分子、金属颗粒及金属氢氧化物等制备一些功能化的复合材料。同时，氧化石墨烯薄片之间存在的堆叠作用力，以及薄片边缘富含的含氧官能团之间的氢键、范德华力等作用力有助于通过自组装、抽滤、旋涂等方式制备氧化石墨烯薄片。但是这些方法制备的氧化石墨烯薄膜存在厚度难于控制，褶皱严重并且耗时长等缺点。

【发明内容】

[0004]本发明的一方面在于克服上述现有技术的不足，提供一种新颖的制备超薄氧化石墨烯薄膜的方法，该方法易于控制超薄膜的厚度并能够减少氧化石墨烯的褶皱。所述方法包括以下步骤:准备滤膜；制备其中均匀地分散有金属氢氧化物纳米材料的水溶液；制备其中均匀地分散有氧化石墨烯的水溶液；将滤膜置于其中均匀地分散有金属氢氧化物纳米材料的水溶液中，以使金属氢氧化物纳米材料被吸附在滤膜上，从而在滤膜上形成牺牲层；利用形成有牺牲层的滤膜作为衬底，将其置于其中均匀地分散有氧化石墨烯水的水溶液中，以使氧化石墨烯的水溶液中的氧化石墨烯吸附在衬底上，形成沿厚度方向顺序地附有牺牲层和氧化石墨烯薄膜的复合结构；将复合结构浸入酸或碱溶液中以去除牺牲层，从而使氧化石墨烯薄膜从滤膜上剥离，得到具有预定厚度的氧化石墨烯薄膜。
[0005]根据本发明的示例性实施例，金属氢氧化物纳米材料可以包括从镍、锌、钴、铝和锰中选择的至少一种组成的纳米级的金属氢氧化物，酸可以包括稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸和醋酸中的至少一种，碱可以包括氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种，其中，滤膜的材质可以为从聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、有机尼龙66、有机尼龙6、聚烯烃类、陶瓷和玻璃组成的组中选择的一种。
[0006]根据本发明的示例性实施例，金属氢氧化物纳米材料可以通过电化学方法或低温化学反应方法来得到。
[0007]根据本发明的示例性实施例，制备氧化石墨烯的水溶液的步骤可以包括使用改进的Hmnmers方法制备氧化石墨稀，然后经过沉降、离心和洗涤，从而得到氧化石墨稀的水溶液。
[0008]根据本发明的示例性实施例，可以通过控制氧化石墨烯的水溶液的体积与浓度来调节吸附在衬底上的氧化石墨烯薄膜的厚度。
[0009]本发明的另一方面在于克服现有技术的不足，提供一种低成本、工艺简单且耗时短的柔性制备柔性非接触式电容传感器的方法，所述方法包括以下步骤:制备具有预定图案和结构的柔性电极；将氧化石墨烯薄膜置于柔性电极上并设置电极引线，从而得到柔性非接触电容式传感器。
[0010]根据本发明的示例性实施例，获得柔性电极的步骤可以包括在柔性衬底上使用打印、蒸镀或溅射的方法形成柔性电极。
[0011]根据本发明的示例性实施例，使用打印的方法制备的电极可以为由银纳米颗粒或银纳米线制备的银电极，也可以是由石墨烯、多壁碳纳米管、单壁碳纳米管的一种或多种形成的柔性导电碳电极，使用蒸镀或者溅射的方法制备的电极可以为能导电的金属电极。
[0012]根据本发明的示例性实施例，所述柔性衬底可以包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚酰亚胺(PI)或聚二甲基硅氧烷(PDMS)柔性衬底。
[0013]根据本发明的示例性实施例，柔性电极的结构可以包括平板式电极结构或者插齿形的单个或阵列化的电极结构。
[0014]根据本发明的以上方面，可以获得如下有益的技术效果:提供基于氧化石墨烯薄膜的柔性非接触式电容传感器的制备方法及其应用方向；通过检测由湿度或电场分布的变化引起的电容值的变化来实现非接触检测；通过实现器件的阵列化还可以检测人体的手势或者导体的移动方向。此外，根据本发明的方法制备的氧化石墨烯薄膜以及柔性非接触式电容传感器的器件结构简单、新颖，制备过程较为简单，不需要苛刻的反应条件及特种设备，制造成本低，有利于实现工业化生产。
【附图说明】
[0015]图1A至图1D是根据本发明的示例性实施例的柔性电极图案的示意图；
[0016]图2是利用根据本发明的一个示例性实施例的制备氧化石墨烯的方法制备的单个平板电容器检测人手接近时的电容值的变化；
[0017]图3是利用根据本发明的另一个示例性实施例的制备氧化石墨烯的方法制备的单个叉齿电容器检测人手或者导体接近时的电容值变化。
【具体实施方式】
[0018]以下，将结合示例性实施例来描述根据本发明的示例性实施例的制备氧化石墨烯薄膜的方法和制备柔性非接触式电容式传感器的方法，但本发明并不限制于以下的示例性实施例。这些示例只是解释性和说明性的，并将权利要求的保护范围完整地传递给本领域技术人员。
[0019]在本发明的权利要求和说明书中会出现顺序描述的步骤，然而，这些步骤不必须是顺序地执行。也就是说，对于两个顺序描述的步骤，它们可以按照描述的顺序依次执行，也可以根据工艺的需要选择同时执行，或者也可以以相反的顺序执行，或者它们之间也可以存在中间步骤。
[0020]现有技术的氧化石墨烯薄膜的制备过程复杂，且存在其厚度难于控制、褶皱严重且耗时长等缺点，从而增加了柔性非接触式电容传感器的加工时间、制造成本和次品率等。相比之下，本发明的以下示例性实施例提供了一种能够克服上述现有技术的不足的制备氧化石墨烯的方法和制备柔性非接触式电容传感器的方法。
[0021]下面将详细地描述根据本发明的制备氧化石墨烯的方法。
[0022]首先，准备滤膜。具体地讲，根据本发明的设计构思，滤膜的作用如下:在溶液中将构成牺牲层的金属氢氧化物纳米材料以及氧化石墨烯依次吸附在滤膜的表面，然后用稀酸或强碱来溶解牺牲层，从而使氧化石墨烯薄膜与滤膜分离。因此，能够实现上述功能的滤膜都可以适用于本发明。根据本发明的一个示例性实施例，滤膜可以是聚四氟乙烯滤膜，但本发明不限于聚四氟乙烯滤膜。也就是说，滤膜的材质还可以是从聚偏氟乙烯、有机尼龙66、有机尼龙6、聚烯烃类、陶瓷和玻璃组成的组中选择的一种。例如，根据本发明的又一示例性实施例，滤膜可以为陶瓷微膜。根据本发明的另一示例性实施例，滤膜可以为玻璃微孔膜。
[0023]然后，制备其中均匀地分散有金属氢氧化物纳米材料的水溶液。具体地讲，由于金属氢氧化物纳米材料用作牺牲层，因此，能够被稀酸或强碱溶液溶解并且不影响形成在其上的氧化石墨烯薄膜的理化性质的金属氢氧化物纳米材料都适用于本发明。
[0024]根据本发明的示例性实施例，金属氢氧化物纳米材料可以包括从铝、镍、锌、钴和锰中选择的至少一种的纳米级的金属氢氧化物。换言之，这里所述的金属氢氧化物可以为只含有一种金属元素的金属氢氧化物，也可以包括两种或者两种以上金属元素的氢氧化物的组合。根据本发明的一个示例性实施例，金属氢氧化物可以为氢氧化镍。根据本发明的另一个示例性实施例，金属氢氧化物可以为氢氧化镍钴的金属氢氧化物。
[0025]根据本发明的示例性实施例，可以使用电化学方法或低温化学反应方法来制备金属氢氧化物纳米材料。
[0026]然后，制备其中均匀地分散有氧化石墨烯的水溶液。根据本发明的示例性实施例，可以使用改进过的Hummers方法制备具有高氧化性的氧化石墨烯，以确保其绝缘性，然后经过沉降、离心和洗涤，从而获得其中均匀地分散有氧化石墨烯的水溶液。
[0027]之后，将准备好的滤膜(例如，聚四氟乙烯滤膜)置于其中均匀地分散有金属氢氧化物纳米材料的水溶液中，以使该水溶液中分散的金属氢氧化物吸附在滤膜的表面，从而在滤膜的表面形成牺牲层(即，由纳米级的金属氢氧化物形成的层)。
[0028]根据本发明的示例性实施例，可以使用抽滤的方法将该水溶液中的金属氢氧化物纳米材料吸附(例如，抽滤)到具有预定孔隙度的滤膜上，从而获得作为牺牲层的金属氢氧化物纳米材料层。
[0029]然后，利用具有牺牲层的滤膜作为衬底，将衬底置于其中均匀地分散有氧化石墨烯的水溶液中，以使定量的氧化石墨烯吸附在衬底上(即，使氧化石墨烯吸附在由纳米级的金属氢氧化物组成的牺牲层上)，从而得到沿衬底的厚度方向顺序地设置滤膜、牺牲层和氧化石墨烯薄膜的复合结构。
[0030]根据本发明的示例性实施例，可以使用抽滤的方法将氧化石墨烯水的溶液中的氧化石墨烯抽滤(例如，抽滤)到衬底上，但本发明并不限于此。
[0031]根据本发明的示例性实施例，可以通过控制氧化石墨烯的水溶液的体积与浓度来调节形成在衬底上的氧化石墨稀薄膜的厚度。
[0032]最后，将该复合结构浸入酸或者碱溶液中以去除牺牲层，以使氧化石墨烯与衬底相分离，从而得到具有预定厚度的氧化石墨烯薄膜。
[0033]根据本发明的示例性实施例，已与氧化石墨烯相分离的衬底经过洗涤烘干后可以再次使用。
[0034]根据本发明的示例性实施例，由于浓酸能够快速溶解金属氢氧化物，导致剥离速度太快而使氧化石墨烯薄膜受损，因此，可以使用稀酸(低浓度的酸)来溶解牺牲层。溶解牺牲层的稀酸可以是诸如稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸和醋酸中的一种或者一种以上的任意组合。此外，由于稀酸用于溶解牺牲层，因此，对于稀酸的浓度没有特别的限定，只要能够实现溶解金属氢氧化物纳米材料且不影响工艺的酸的浓度都是适用的。换言之，如果使用浓酸来溶解牺牲层且不会使氧化石墨烯薄膜受损，那么浓酸也是可以使用的。例如，根据本发明的示例性实施例，可以使用浓度为lm0l/L-3m0l/L的稀盐酸来溶解牺牲层，但本发明不限于此。此外，对于两性金属氢氧化物(例如，氢氧化铝)，可以使用碱溶液来去除牺牲层。换言之，这里使用的碱溶液是能够溶解两性氢氧化物的碱性溶液，其浓度是本领域所普遍理解的能够溶解两性氢氧化物的浓度。
[0035]通过以上的示例性实施例的描述，可以获得制造工艺简单、成品率高且厚度容易控制的氧化石墨烯薄膜。
[0036]以下，将结合图1A至图1D来描述根据本发明的示例性实施例的制备柔性非接触式电容传感器的方法。
[0037]图1A-图1D是示意性地示出根据本发明的示例性实施例的柔性电极图案的示意图，其中，图1A和图1B分别示意性地示出平板电容的上电极或下电极的示意图，其中，可以仅使用图1A或图1B中示出的电极来制备平板电容；图1C是示意性地示出阵列化的叉齿电极图案的示意图；图1D是示意性地示出单个叉齿电极图案的示意图，其中，叉齿电极间距距离可调。
[0038]下面将详细地描述根据本发明的使用上述方法的制备的氧化石墨烯来制备柔性非接触式电容传感器的方法。
[0039]首先，利用氧化石墨烯薄膜作为介电层制备具有预定图案和结构的柔性电极。具体地讲，可根据工艺需要预先设计所需的电极图案，然后可以在柔性衬底上使用打印、蒸镀或者溅射的方法来获得所需的柔性电极。
[0040]根据本发明的示例性实施例，如图1A-图1D所示，柔性电极结构可以分为平板式电极结构(即，图1A和图1B中示出)或者插齿形的单个(S卩，图1D中示出)或阵列化(即，图1C中示出)的电极结构。当柔性电极结构为如图1A和图1B中示出的平板式电极结构时，该电极的上极板和下极板可以通过两步来法获得:首先在柔性衬底上设置电容器的其中一个极板，然后将氧化石墨烯薄膜转移至柔性电极衬底上，接着在氧化石墨烯的表面上设置另一个电极极板。此外，也可以在氧化石墨烯薄膜的表面旋涂一层很薄的聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜之后再设置另一个电极极板，以防止器件漏电，从而提高器件的稳定性。此外，还可以直接选用导电无纺布作为另一个电极极板。当柔性电极结构为如图1D中示出的插齿形的电极结构时，该电极是处于一个平面，可以通过一步方法获得电容器所需的电极两端，其中，使用蒸镀或者溅射的方法制备电极，此时使用的相应的电极掩膜板可以为用微电子机械系统(MEMS)技术制备的高精密的电极尺寸。
[0041]根据本发明的示例性实施例，用于柔性电极的衬底可以包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚酰亚胺(PI)或聚二甲基硅氧烷(PDMS)柔性衬底。
[0042]根据本发明的示例性实施例，使用打印的方法形成的电极可以为由银纳米颗粒或银纳米线制备的银电极，也可以是由石墨烯、多壁碳纳米管、单壁碳纳米管的一种或多种混合物形成的柔性导电碳电极，使用蒸镀或者溅射的方法制备的电极可以为能导电的金属电极
[0043]然后，将获得的自支撑的氧化石墨烯薄膜置于其上设置了一个电极极板的柔性衬底上，低温烘干，并设置电极引线，从而得到柔性非接触电容式传感器。根据本发明的示例性实施例，由于可以使用现有技术中的任何方法来设置连接氧化石墨烯薄膜和柔性电极的引线，因此这里没有详细描述电极引线的布置和连接方法。
[0044]以上描述了根据本发明的制备柔性非接触式电容传感器的方法，与现有技术相比，本发明通过利用氧化石墨烯的柔性、绝缘性的特点构建柔性的电容传感器。此外，由于氧化石墨烯表面存在的众多的含氧基团可以与水分子以氢键的形式结合，使得氧化石墨烯的介电常数发生变化，从而使得电容传感器的电容值发生变化以形成一种非接触检测湿度的电容传感器。另外，当采用平板式电容器结构时，介电层氧化石墨烯被密封在两极板之间，当导体或者人体接近的时候，会改变两极板表面的电场分布而导致传感器电容值的变化，从而形成非接触的电容式传感器。根据电极结构不同，可以构筑不同功能的电容式传感器，同时本方法的电容传感器制备过程较为简单，不需要苛刻的反应条件，有利于大规模的生产。
[0045]下面，将结合图1-图3来具体描述根据本发明的具体实施例。通过对具体示例的描述，本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的相比于现有技术的上述优点。
[0046]实施例1
[0047]用打印方法制备柔性插齿电极，在设计好电极图纸的基础上采用喷墨打印机，运用银纳米颗粒溶液或者银纳米线溶液作为导电墨水在PI上打印电极图案。待烘干后，在150°C下对PI柔性电极衬底退火lh，退火气氛采用惰性气体气氛，例如，氩气气氛。
[0048]采用电化学的方法制备氢氧化镍，用镍金属丝或者镍片作为电极，采用3V-5V的电压，使用浓度为0.001mmol/L的氯化镍和0.001mmol/L的氯化钠溶液作为电解液。
[0049]将孔径为0.45 μ m的聚四氟乙稀滤膜置于5mL_10mL浓度为0.01mg/mL的氢氧化镍纳米片水溶液中，并将氢氧化镍抽滤到滤膜上以在滤膜上形成牺牲层。然后形成有氢氧化镍牺牲层的滤膜置于1mL浓度为0.002mg/mL的氧化石墨烯的水溶液中，并将氧化石墨烯抽滤到滤膜的牺牲层上。然后，将其上形成有牺牲层和氧化石墨烯薄膜的滤膜缓慢浸入2mol/mL的稀盐酸中，将作为牺牲层的氢氧化镍溶解掉从而将氧化石墨烯薄膜剥离掉，在溶液表面形成一层厚度为10nm的自支撑的氧化石墨烯薄膜。然后，将获得的自支撑的氧化石墨烯薄膜转移到插齿间距为5 μπι的柔性电极衬底上，40°C烘干、洗涤并再烘干。之后，连接好电极线便制备成柔性非接触式电容传感器，电极图案如图1所示。
[0050]实施例2
[0051]根据所画的含有平板电极和插齿电极图案的CAD图纸，制备掩摸板，然后用光刻以及MEMS工艺在PI衬底上批量制备不同尺寸和不同图案的柔性电极。
[0052]采用低温化学反应方法制备金属氢氧化物，用浓度为0.75mmol/L的氯化镍(NiCl2)，4mmol/L的氯化铵(NH4Cl)，1.375mmol/L的氢氧化钠的混合溶液作为反应溶液在55°C的条件下反应，从而制备氢氧化镍纳米片。
[0053]将孔径为0.45 μ m的聚四氟乙稀滤膜置于5mL_10mL浓度为0.01mg/mL的氢氧化镍纳米片水溶液中，并将氢氧化镍抽滤到滤膜上以在滤膜上形成牺牲层。然后形成有氢氧化镍牺牲层的滤膜置于10mL浓度为0.002mg/mL的氧化石墨烯的水溶液中，并将氧化石墨烯抽滤到滤膜的牺牲层上。然后，将滤膜缓慢浸入2mol/mL的稀盐酸中，将氢氧化镍溶解掉从而将氧化石墨烯薄膜剥离掉，在溶液表面形成一层厚度为I μπι的自支撑的氧化石墨烯薄膜。然后，将获得的自支撑的氧化石墨烯薄膜转移到平板型柔性电极衬底上，并在40°C的条件下烘干、洗涤、再烘干，之后，再在氧化石墨烯表面通过蒸镀的方法制备上电极或者直接使用导电无纺布作为上电极，连接好电极线便制备成柔性非接触式电容传感器。图2示出的是该单个平板电极的电容器对手接近电容器时的电容值的变化情况。
[0054]实施例3
[0055]采用实施例2中批量制备的电极中的插齿电极作为本实施例的柔性电极衬底。
[0056]采用实施例2中的低温化学反应的方法，制备氢氧化镍钴复合物纳米片。
[0057]将孔径为0.45 μ m的聚四氟乙稀滤膜置于5mL_10mL浓度为0.0lmg/mL的氢氧化镍钴复合物纳米片水溶液中，并将氢氧化镍抽滤到滤膜上以在滤膜上形成牺牲层。然后形成有氢氧化镍钴牺牲层的滤膜置于ImL浓度为0.002mg/mL的氧化石墨烯的水溶液中，并将氧化石墨烯抽滤到滤膜的牺牲层上。然后，将滤膜缓慢浸入2mol/mL的稀盐酸中，将氢氧化镍钴溶解掉从而将氧化石墨烯薄膜剥离掉，在溶液表面形成一层厚度为1nm的自支撑的氧化石墨烯薄膜。然后将其转移到插齿形柔性电极衬底上，并在40°C的条件下烘干、洗涤、再烘干。之后，连接好电极线，从而制备成柔性非接触式电容传感器，图3示出的是单个插齿电极电容器对手或者导体接近电容器表面时电容值的变化情况。
[0058]实施例4
[0059]采用实施例1中的插齿电极的制备方法，在PET衬底上制备插齿间距为20 μπι的柔性电极，同样采用实施例1中的电化学方法制备氢氧化钴纳米片，作为本实施例中的金属氢氧化物。
[0060]将孔径为0.45 μπι的聚四氟乙稀滤膜置于5mL_10mL浓度为0.0lmg/mL的氢氧化钴纳米片水溶液中，并将氢氧化钴抽滤到滤膜上以在滤膜上形成牺牲层。然后形成有氢氧化钴牺牲层的滤膜置于1mL浓度为0.002mg/mL的氧化石墨烯的水溶液中，并将氧化石墨烯抽滤到滤膜的牺牲层上。然后，将滤膜缓慢浸入2mol/mL的稀醋酸中，将氢氧化钴溶解掉从而将氧化石墨烯薄膜剥离掉，在溶液表面形成一层厚度为10nm的自支撑的氧化石墨烯薄膜。然后将其转移到插齿形柔性电极衬底上，在40°C条件下烘干、洗涤、再烘干。之后，连接好电极线，从而制备成柔性非接触式湿度电容传感器。
[0061]实施例5
[0062]采用实施例2中的平板电极的制备方法，在PDMS衬底上制备平板电极，采用实施例I中的电化学方法制备氢氧化镍纳米片，作为本实施例中的金属氢氧化物。
[0063]将孔径为0.45 μπι的聚四氟乙稀滤膜置于5mL_10mL浓度为0.0lmg/mL的氢氧化镍纳米片水溶液中，并将氢氧化镍抽滤到滤膜上以在滤膜上形成牺牲层。然后形成有氢氧化镍牺牲层的滤膜置于1mL浓度为0.002mg/mL的氧化石墨烯的水溶液中，并将氧化石墨烯抽滤到滤膜的牺牲层上。然后，将滤膜缓慢浸入2mol/mL的稀盐酸中，将氢氧化镍溶解掉，从而将氧化石墨烯薄膜剥离掉，在溶液表面形成一层厚度为10nm的自支撑的氧化石墨烯薄膜。然后将其转移到阵列化的柔性平板电极上，在40°C条件下烘干、洗涤、再烘干。之后，再用导电无纺布作为平板电容的公用上电极，连接好电极线便制备成柔性非接触式手势电容传感器。通过检测各个分立电容器的电容值的变化，即可检测人体手势的运动轨迹。
[0064]以上结合附图具体描述了本发明的具体实施例。与现有技术相比，本发明通过上述实施方式，具有以下有益效果:提供基于氧化石墨烯薄膜的柔性非接触式电容传感器的制备方法及其应用方向，通过检测由湿度或者电场分布的变化引起的电容值的变化来实现非接触检测。同时，通过实现器件的阵列化还可以检测人体的手势或者导体的移动方向。其器件结构简单、新颖，制备过程较为简单，不需要苛刻的反应条件及特种设备，成本较低，有利于实现工业化生产。
[0065]应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
[0066]上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技术的精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种制备氧化石墨烯薄膜的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: 准备滤膜； 制备其中均匀地分散有金属氢氧化物纳米材料的水溶液； 制备其中均匀地分散有氧化石墨烯的水溶液； 将滤膜置于其中均匀地分散有金属氢氧化物纳米材料的水溶液中，以使金属氢氧化物纳米材料被吸附在滤膜上，从而在滤膜上形成牺牲层； 利用形成有牺牲层的滤膜作为衬底，将其置于其中均匀地分散有氧化石墨烯水的水溶液中，以使氧化石墨烯的水溶液中的氧化石墨烯吸附在衬底上，形成沿厚度方向顺序地附有牺牲层和氧化石墨烯薄膜的复合结构； 将复合结构浸入酸或碱溶液中以去除牺牲层，从而使氧化石墨烯薄膜从滤膜上剥离，得到具有预定厚度的氧化石墨烯薄膜。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，金属氢氧化物纳米材料包括从镍、锌、钴、铝和锰中选择的至少一种组成的纳米级的金属氢氧化物，酸包括稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸和醋酸中的至少一种，碱包括氢氧化钠和氢氧化钾中的至少一种，其中，滤膜的材质为从聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、有机尼龙66、有机尼龙6、聚烯烃类组成的组中选择的一种。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，金属氢氧化物纳米材料通过电化学方法或低温化学反应方法来得到。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，制备氧化石墨烯的水溶液的步骤包括:使用改进的Hmnmers方法制备氧化石墨稀，然后经过沉降、离心和洗涤，从而得到氧化石墨稀的水溶液。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过控制氧化石墨烯的水溶液的体积与浓度来调节吸附在衬底上的氧化石墨烯薄膜的厚度。6.一种利用如权利要求1-5中任意一项所述的方法制备的氧化石墨烯薄膜来制备柔性非接触式电容传感器的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤: 制备具有预定图案和结构的柔性电极； 将氧化石墨烯薄膜置于柔性电极上并设置电极引线，从而得到柔性非接触电容式传感器。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，制备柔性电极的步骤包括在柔性衬底上使用打印、蒸镀或溅射的方法形成柔性电极。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，使用打印的方法形成的电极包括由银纳米颗粒或银纳米线形成的银电极，或者是由石墨烯、多壁碳纳米管、单壁碳纳米管中的一种或多种形成的柔性导电碳电极，使用蒸镀或者溅射的方法形成的电极为能导电的金属电极。9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述柔性衬底包括聚对苯二甲酸乙二酯、聚乙烯、聚酰亚胺或聚二甲基硅氧烷柔性衬底。10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，柔性电极的结构包括平板式电极结构或者插齿形的单个或阵列化的电极结构。
【文档编号】B32B27/06GK106032072SQ201510114086
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2015年3月16日
【发明人】张珽, 刘林, 李光辉, 吴永进
【申请人】中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所