【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于传感器，具体涉及一种光电交互式响应柔性传感器及其制备方法。
技术介绍
1、现有的传感器在检测光信号和电信号时，通常需要分别采用不同的材料和方法。这种分离的检测方法不仅增加了系统的复杂性，还显著提升了制造和操作成本。例如，光信号检测常用光敏半导体和有机光电导材料，而电信号检测依赖于导电聚合物和金属氧化物等材料。这些材料各自具有优点和局限性，但在实际应用中，往往需要将多种材料集成在一个系统中，以实现光信号和电信号的同步检测。这种多材料集成的方式，不仅增加了传感器的设计难度，还对制造工艺提出了更高的要求。
2、随着智能设备和健康监测需求的不断增加，开发一种能够同时检测光信号和电信号的高效传感器显得尤为重要。当前，智能穿戴设备、医疗监测仪器以及环境监测系统都迫切需要一种能够实时、高效地检测多种信号的传感器，以满足复杂多变的应用需求。这类传感器不仅需要具有高灵敏度和快速响应能力，还必须具备良好的机械柔韧性和稳定性，以适应各种应用环境。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种光电交互式响应柔性传感器及其制备方法，能够实现光、电信号的同步检测与响应，具有高灵敏度、快速响应和良好的机械性能，可以适用于各种环境变化的实时监测。
2、为实现上述目的，本专利技术一种光电交互式响应柔性传感器的制备方法，包括以下步骤：
3、步骤1：将二茂铁添加到丙酮中进行超声处理后添加一定量的过氧化氢，充分搅拌混合后采用溶剂热法制备fe3o4@c磁性纳米颗粒；>
4、步骤2：油浴搅拌混合一定量的盐酸和氟化锂后向溶液中添加一定量的ti3c2tx粉末，磁力搅拌后去除al层，将反应混合物离心处理并用去离子水洗涤至中性得到多层mxene，通过离子插层法将一定量的氯化锂与去离子水和多层mxene混合，静置后震荡剥离多层mxene，离心处理除去杂质，冻干得到单层ti3c2txmxene纳米片；
5、步骤3：将硝酸铜三水合物溶解于甲醇中，加入聚乙烯吡咯烷酮，得到溶液a，将mxene粉末和苯均三酸加入到甲醇中，超声分散处理后得到溶液b，在磁力搅拌下，缓慢滴加溶液a至溶液b中，完全反应后离心收集产物并用甲醇洗涤三次，冷冻干燥处理后得到单层mxene@mof纳米片；
6、步骤4：将一定量的丙烯酰胺单体、pegda和光引发剂加入乙二醇中得到混合溶液，并超声分散；向混合溶液中按照比例加入fe3o4@c磁性纳米粒子和单层mxene@mof纳米片，超声分散；将混合溶液渗透在玻璃片之间，置于矩形铷磁体上，形成具有明亮结构色的光子晶体阵列；在紫外光下交联后，反复用去离子水洗涤得到复合水凝胶柔性传感器；通过调控fe3o4@c磁性纳米粒子的粒径可以制备出一系列结构色的柔性传感器。
7、作为本专利技术进一步的方案：步骤1中，采用100ml的棕色锥形瓶作为搅拌混合二茂铁、丙酮的容器，二茂铁的用量为0.54g，丙酮为54ml，超声处理的时间为30min；溶液超声完毕后添加浓度30％的过氧化氢量为1.0ml-1.4ml，以500rpm转速磁力搅拌2h得到混合液。
8、作为本专利技术进一步的方案：溶剂热法是将混合液添加到100ml容积的对位聚苯酚内衬中，使用不锈钢反应釜进行密封，放置到烘箱中，反应温度是220℃，反应时间为72h；随后将产物取出用钕磁铁进行分离，去除溶剂以及杂质后使用无水乙醇进行多次洗涤，最终产物在烘箱中以60℃干燥1h，得到的fe3o4@c磁性纳米粒子。
9、作为本专利技术进一步的方案：步骤2中，采用聚四氟乙烯作为油浴搅拌混合盐酸、氟化锂的容器，盐酸的用量为20ml，氟化锂的用量为1g-1.4g，二者油浴搅拌的温度为42℃，搅拌时间10min；随后添加1g-1.4g的ti3alc2粉末，在42℃下磁力搅拌24h以去除al层，转速为500rpm；反应后混合物以3000rpm离心5min，收集沉淀并用去离子水洗涤；重复离心洗涤至ph＝7，得到多层mxene；在离子插层法剥离多层mxene时将1.2g-1.6g氯化锂与20ml去离子水和多层mxene混合，静置5min后震荡剥离多层mxene；以6000rpm转速离心除去杂质，再以9000rpm离心10分钟，冻干得到单层ti3c2txmxene纳米片。
10、作为本专利技术进一步的方案：步骤3中，将0.9g硝酸铜三水合物溶解于50ml甲醇中，加入0.4g聚乙烯吡咯烷酮，得到溶液a；将20mg mxene粉末和0.43g苯均三酸加入到50ml甲醇中，超声处理的时间为30min，得到溶液b；在500rpm磁力搅拌下，缓慢滴加溶液a至溶液b中，反应时间为2h；产物离心的转速为8000rpm，离心时间为7min，收集产物使用甲醇洗涤三次，冷冻干燥处理后得到单层mxene@mof纳米片。
11、作为本专利技术进一步的方案：步骤4中，配制1g丙烯酰胺单体、0.1g pegda，0.1g光引发剂2959以及8.8g乙二醇得到混合溶液，超声处理时间为30min；向混合溶液中添加140mg-160mg的fe3o4@c纳米粒子和12mg的单层mxene@mof纳米片，超声处理的时间为2h；将均匀分散的混合溶液渗透在玻璃片之间，玻璃片之间的间距为0.5mm，置于50mm×50mm×20mm的矩形铷磁体上，形成具有不同结构色的光子晶体阵列；在波长为365nm紫外光下交联1h；反复用去离子水洗涤，得到水凝胶柔性传感器。
12、为实现上述目的，本专利技术还提供了一种光电交互式响应柔性传感器，由上述任意一种制备方法制备而成。
13、与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
14、mxene是一类新型的二维过渡金属碳化物或氮化物，具有金属般的导电性、高比表面积以及优良的机械柔韧性；mof材料则以其高比表面积、可调控的孔径结构以及丰富的表面化学特性著称；通过将mxene@mof材料与fe3o4@c光子晶体材料相结合，可以实现材料性能的协同优化，实现光信号和电信号的同步检测，具有高灵敏度和快速响应的特点。同时，该传感器在复杂环境下展现出优异的稳定性和耐用性，适用于柔性传感和智能穿戴设备等多种应用场景，有效降低了系统的复杂性和成本。
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1.一种光电交互式响应柔性传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种光电交互式响应柔性传感器的制备方法，其特征在于，步骤1中，采用100ml的棕色锥形瓶作为搅拌混合二茂铁、丙酮的容器，二茂铁的用量为0.54g，丙酮为54ml，超声处理的时间为30min；溶液超声完毕后添加浓度30％的过氧化氢量为1.0ml-1.4ml，以500rpm转速磁力搅拌2h得到混合液。
3.根据权利要求2所述的一种光电交互式响应柔性传感器的制备方法，其特征在于，溶剂热法是将混合液添加到100ml容积的对位聚苯酚内衬中，使用不锈钢反应釜进行密封，放置到烘箱中，反应温度是220℃，反应时间为72h；随后将产物取出用钕磁铁进行分离，去除溶剂以及杂质后使用无水乙醇进行多次洗涤，最终产物在烘箱中以60℃干燥1h，得到的Fe3O4@C磁性纳米粒子。
4.根据权利要求1所述的一种光电交互式响应柔性传感器的制备方法，其特征在于，步骤2中，采用聚四氟乙烯作为油浴搅拌混合盐酸、氟化锂的容器，盐酸的用量为20mL，氟化锂的用量为1g-1.4g，二者油浴搅拌的温
5.根据权利要求1所述的一种光电交互式响应柔性传感器的制备方法，其特征在于，步骤3中，将0.9g硝酸铜三水合物溶解于50mL甲醇中，加入0.4g聚乙烯吡咯烷酮，得到溶液A；将20mg MXene粉末和0.43g苯均三酸加入到50mL甲醇中，超声处理的时间为30min，得到溶液B；在500rpm磁力搅拌下，缓慢滴加溶液A至溶液B中，反应时间为2h；产物离心的转速为8000rpm，离心时间为7min，收集产物使用甲醇洗涤三次，冷冻干燥处理后得到单层MXene@MOF纳米片。
6.根据权利要求1所述的一种光电交互式响应柔性传感器的制备方法，其特征在于，步骤4中，配制1g丙烯酰胺单体、0.1g PEGDA，0.1g光引发剂2959以及8.8g乙二醇得到混合溶液，超声处理时间为30min；向混合溶液中添加140mg-160mg的Fe3O4@C纳米粒子和12mg的单层MXene@MOF纳米片，超声处理的时间为2h；将均匀分散的混合溶液渗透在玻璃片之间，玻璃片之间的间距为0.5mm，置于50mm×50mm×20mm的矩形铷磁体上，形成具有不同结构色的光子晶体阵列；在波长为365nm紫外光下交联1h；反复用去离子水洗涤，得到水凝胶柔性传感器。
7.一种光电交互式响应柔性传感器，其特征在于，由权利要求1-6任一项所述的制备方法制备而成。
...【技术特征摘要】
1.一种光电交互式响应柔性传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种光电交互式响应柔性传感器的制备方法，其特征在于，步骤1中，采用100ml的棕色锥形瓶作为搅拌混合二茂铁、丙酮的容器，二茂铁的用量为0.54g，丙酮为54ml，超声处理的时间为30min；溶液超声完毕后添加浓度30％的过氧化氢量为1.0ml-1.4ml，以500rpm转速磁力搅拌2h得到混合液。
3.根据权利要求2所述的一种光电交互式响应柔性传感器的制备方法，其特征在于，溶剂热法是将混合液添加到100ml容积的对位聚苯酚内衬中，使用不锈钢反应釜进行密封，放置到烘箱中，反应温度是220℃，反应时间为72h；随后将产物取出用钕磁铁进行分离，去除溶剂以及杂质后使用无水乙醇进行多次洗涤，最终产物在烘箱中以60℃干燥1h，得到的fe3o4@c磁性纳米粒子。
4.根据权利要求1所述的一种光电交互式响应柔性传感器的制备方法，其特征在于，步骤2中，采用聚四氟乙烯作为油浴搅拌混合盐酸、氟化锂的容器，盐酸的用量为20ml，氟化锂的用量为1g-1.4g，二者油浴搅拌的温度为42℃，搅拌时间10min；随后添加1g-1.4g的ti3alc2粉末，在42℃下磁力搅拌24h以去除al层，转速为500rpm；反应后混合物以3000rpm离心5min，收集沉淀并用去离子水洗涤；重复离心洗涤至ph＝7，得到多层mxene；在离子插层法剥离多层mxene时将1.2g-1.6g氯化锂与20ml去离子水和多层mxen...
【专利技术属性】
技术研发人员：张一洲，董晓臣，季允亮，渠陆陆，朱国银，
申请(专利权)人：深地科学与工程云龙湖实验室，
类型：发明
国别省市：
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