一种石墨烯导电磁性材料及其制备方法与流程

本发明涉及石墨烯磁性复合材料，尤其涉及一种石墨烯导电磁性材料及其制备方法。

背景技术：

1、近年来随着可穿戴电子设备的快速发展，柔性电子皮肤作为人机交互中最为重要的一部分更是得到人们密切的关注。电子皮肤是一种可以让机器人产生触觉的系统，其结构简单，可被加工成各种形状，类似于模仿人类皮肤感知功能，可以像衣服一样附着在设备表面，让机器人感知到物体的地点和方位以及硬度等信息，其广泛应用于可穿戴设备、医学监测、精密制造、智能物流、人形机器人等领域。

2、目前，市面上大多数电子皮肤产品功能性较单一，且灵敏度较差，难以满足智能机器人日益发展的需求，开发具有自修复性、导电性和磁性的电子皮肤材料具有重要的意义。

3、例如申请日是2017年12月22日、中国专利申请号为201711429897.x的专利文献公开了一种磁功能化石墨烯复合材料的制备方法，其包括以下步骤：1)将石墨烯微片与磁性纳米粒子用气流分散的方式混合均匀；2)采用超声分散的方式分散于乙醇溶剂中；3)加入硅烷偶联剂、助剂和马来酸酐接枝的聚丙烯混合均匀；4)利用喷雾干燥设备制备出功能化的碳材料粉体；5)将碳材料粉体焙烧得到磁功能化石墨烯复合材料。

4、本申请的发明人发现，这种磁功能化石墨烯复合材料具有较好的导电性能和均匀性，但不具有较强的自修复性，而电子皮肤在应用中可能会遭受各种形式的损伤，如划伤、磨损或撕裂等，自修复性也是必不可少的。因此急需开发一种具有自修复性、导电性和磁性的石墨烯导电磁性材料。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于前述部分提到的开发一种具有自修复性、导电性和磁性的石墨烯导电磁性材料。

2、根据本发明的一个方面，提出一种石墨烯导电磁性材料的制备方法，其包括以下步骤：

3、s1、称取一定量的去离子水、石墨烯、高分子助剂和磁性材料，将石墨烯和高分子助剂分散于水中并充分搅拌，加入磁性材料后继续搅拌直至体系充分分散混合，得到第一混合液；

4、s2、称取一定量的ph调节剂溶于水中，得到第二混合液；

5、s3、在搅拌状态下，将第二混合液缓慢加入到第一混合液中，直至不再产生浑浊物后停止搅拌，并进行过滤提纯处理得到混合物；

6、s4、对步骤s3中的混合物进行干燥处理，干燥后进行煅烧得到石墨烯磁性复合材料；

7、其中，石墨烯与水的质量比为1:（10~1000），高分子助剂与水的质量比为1:（10~1000），磁性材料与水的质量比1:（10~800），ph调节剂与水的质量比为1:（10~300）。

8、在一些实施例中，高分子助剂选自羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、乙基纤维素、羧甲基乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟丙基纤维素、醋酸纤维素、苯乙烯马来酰亚胺树脂、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚偏氟乙烯、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚丙烯腈和聚苯乙烯中的一种或多种。

9、在一些实施例中，磁性材料选自铁盐、钴盐、镍基合金和稀土材料中的一种或多种。

10、在一些实施例中，ph调节剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸钠和氨水中的一种或多种。

11、在一些实施例中，第二混合液的ph值的范围为6.0~9.0。

12、在一些实施例中，铁盐选自氯化铁、硝酸铁、氧化铁、二茂铁和硫酸铁中的一种或多种，和/或，钴盐选自硝酸钴、氯化钴和四氧化钴中的一种或多种，和/或，镍基合金选自硫酸镍、氯化镍和硝酸镍中的一种或多种，和/或，稀土材料包括铁氧体。

13、在一些实施例中，过滤提纯包括采用去离子水和/或乙醇进行抽滤和/或离心过滤和/或压滤进行洗涤纯化。

14、在一些实施例中，干燥包括冷冻干燥和/或真空烘箱干燥和/或鼓风烘箱干燥。

15、在一些实施例中，煅烧的温度为150℃~800℃，升温速率为0.5℃/min~10℃/min，保温时间为0.5h~12h。

16、根据本发明的另一个方面，提出一种石墨烯导电磁性材料，其采用以上技术方案提及的方法制备而成。

17、通过上述技术方案，本发明提供的石墨烯导电磁性材料在应用于机器人电子皮肤时，具有自修复性、导电和磁性，解决了当前电子皮肤材料功能单一、灵敏度低的问题。

技术特征：

1.一种石墨烯导电磁性材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的石墨烯导电磁性材料的制备方法，其特征在于，所述高分子助剂选自羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、乙基纤维素、羧甲基乙基纤维素、羟甲基纤维素、羟丙基纤维素、醋酸纤维素、苯乙烯马来酰亚胺树脂、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、聚偏氟乙烯、聚乙二醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚丙烯腈和聚苯乙烯中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的石墨烯导电磁性材料的制备方法，其特征在于，所述磁性材料选自铁盐、钴盐、镍基合金和稀土材料中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的石墨烯导电磁性材料的制备方法，其特征在于，所述ph调节剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠、碳酸铵、碳酸钠和氨水中的一种或多种。

5.根据权利要求2所述的石墨烯导电磁性材料的制备方法，其特征在于，所述第二混合液的ph值的范围为6.0~9.0。

6.根据权利要求3所述的石墨烯导电磁性材料的制备方法，其特征在于，所述铁盐选自氯化铁、硝酸铁、氧化铁、二茂铁和硫酸铁中的一种或多种，和/或，所述钴盐选自硝酸钴、氯化钴和四氧化钴中的一种或多种，和/或，所述镍基合金选自硫酸镍、氯化镍和硝酸镍中的一种或多种，和/或，所述稀土材料包括铁氧体。

7.根据权利要求1所述的石墨烯导电磁性材料的制备方法，其特征在于，所述过滤提纯包括采用去离子水和/或乙醇进行抽滤和/或离心过滤和/或压滤进行洗涤纯化。

8.根据权利要求1所述的石墨烯导电磁性材料的制备方法，其特征在于，所述干燥包括冷冻干燥和/或真空烘箱干燥和/或鼓风烘箱干燥。

9.根据权利要求1所述的石墨烯导电磁性材料的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度为150℃~800℃，升温速率为0.5℃/min~10℃/min，保温时间为0.5h~12h。

10.一种石墨烯导电磁性材料，其特征在于，采用以上权利要求1-9任一项所述的方法制备而成。

技术总结
本发明涉及石墨烯磁性复合材料技术领域，尤其公开了一种石墨烯导电磁性材料及其制备方法，方法包括以下步骤：S1、称取去离子水、石墨烯、高分子助剂和磁性材料，将高分子助剂分散于水中并充分搅拌，加入磁性材料后搅拌，得到第一混合液；S2、称取pH调节剂溶于水，得到第二混合液；S3、搅拌状态下，将第二混合液缓慢加入到第一混合液中，直至不再产生浑浊物后停止搅拌，过滤提纯得到混合物；S4、对混合物进行干燥处理，煅烧得到石墨烯磁性复合材料。本发明的石墨烯导电磁性材料具有自修复性、导电性和磁性，能够解决当前电子皮肤材料功能单一、灵敏度低的问题，满足多样化的应用需求，适宜推广使用。

技术研发人员：李昱甫,马贺然,蔡富仓,周杨,宋亚滨,朱占峰,曹春雷
受保护的技术使用者：甘肃旭碳新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/3/27