一種cnt-pdms導電混合物及其復合電極的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及醫療領域的測量電生理信號的電極，特別涉及一種CNT-PDMS導電混合物及其復合電極的制備方法。
【背景技術】
[0002]人體生理電信號的采集能直接反應人體的健康狀況，長期監測生理電信號可以預測某些疾病的產生，及時做出應對措施。目前醫學上普遍采用Ag/AgCl電極來采集生理電信號。而這種一次性電極長時間使用會刺激皮膚，不利于信號的長期監測。聚合物電極可以很好地解決這一問題，聚合物電極具有柔性及生物相容性，長期使用也不會刺激皮膚。大多數聚合物電極采用導電填充物的方式使得聚合物材料具有導電性。而碳納米管(Carbon NanoTube, CNT)是最佳的導電填充物。CNT隨機排列，相互之間纏繞在一起，在聚合物發生形變時也能保持良好的導電性。相對應的聚合物材料大多選用聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane, PDMS)。PDMS具有生物相容性，柔軟透明，成本低，操作簡單，在生物醫學領域有廣泛應用。
[0003]中國發明專利申請201310290230.1公開了一種仿生柔性干電極及其制作方法，中國發明專利申請201210228067.1公開了一種柔性生理干電極及其制備方法。這兩篇專利申請都利用可導電聚二甲基硅氧烷PDMS制備柔性干電極，但都沒有對碳納米管PDMS在聚二甲基硅氧烷PDMS中的擴散方法作詳細說明，而CNT在PDMS中的擴散程度直接影響CNT-PDMS混合物的導電性能。如果將CNT與PDMS直接混合攪拌并不能得到良好的導電性，且要求CNT的比重大，會增加電極的成本。
[0004]現有的制備柔性電極的方式，很多需要借助微加工工藝，其制作成本高，步驟復雜ο
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題是提供一種CNT-PDMS導電混合物及其復合電極的制備方法，能有效地將CNT在PDMS中擴散，制得的CNT-PDMS混合物導電性能良好。
[0006]為解決上述技術問題，本發明提供了一種CNT-PDMS導電混合物的制備方法，包括以下步驟:
[0007]混合CNT粉末與揮發性有機溶劑；
[0008]超聲處理制得CNT分散液；
[0009]在CNT分散液中加入PDMS單體；
[0010]磁力攪拌；
[0011]蒸發掉剩余的揮發性有機溶劑；
[0012]加入固化劑攪拌均勻。
[0013]根據本發明的一個實施例，所述超聲處理需要lh_20h。
[0014]根據本發明的一個實施例，所述磁力攪拌步驟是在恒溫50°C下攪拌lh_3h。
[0015]根據本發明的一個實施例，所述PDMS單體與所述固化劑的重量比例為10:1。
[0016]本發明還提供了一種CNT-PDMS復合電極的制備方法，采用前述的CNT-PDMS導電混合物的制備方法制得的CNT-PDMS導電混合物，包括以下步驟:
[0017]1)將所述CNT-PDMS導電混合物制成CNT-PDMS導電薄片；
[0018]2)將所述CNT-PDMS導電薄片裁成電極片；
[0019]3)在所述電極片上打通孔；
[0020]4)在玻璃基底上固化一 PDMS薄層；
[0021]5)將所述電極片放在所述PDMS薄層上；
[0022]6)在所述PDMS薄層上未被所述電極片覆蓋的區域滴上皮膚粘合劑aPDMS ;
[0023]7)固化后將所述CNT-PDMS復合電極從所述玻璃基底上剝離。
[0024]根據本發明的一個實施例，在步驟1)中包括以下步驟:
[0025]在載玻片上貼上平行間隔一預設距離的多個第一透明膠帶；
[0026]在所述第一透明膠帶上纏繞導電絲；
[0027]在所述第一透明膠帶上貼上第二透明膠帶；
[0028]在所述載玻片上，位于所述多個第一透明膠帶的中間涂上所述CNT-PDMS導電混合物；
[0029]將所述CNT-PDMS導電混合物的表面刮平后固化；
[0030]將所述CNT-PDMS導電薄片從所述載玻片上剝離下來；
[0031]將多根所述導電絲抒成一股。
[0032]根據本發明的一個實施例，所述預設距離為25mm-35mm。
[0033]根據本發明的一個實施例，所述導電絲的直徑是0.04mm-0.06mm。
[0034]根據本發明的一個實施例，所述電極片為圓形，其直徑為15mm-25mm。
[0035]根據本發明的一個實施例，在步驟3)中在所述電極片上均勻地打8個通孔，所述通孔的直徑為2.5mm-3.5mm。
[0036]根據本發明的一個實施例，所述aPDMS的高度低于所述電極片的高度。
[0037]本發明提供的一種CNT-PDMS導電混合物及其復合電極的制備方法，能有效地將CNT在PDMS中擴散，制得的CNT-PDMS混合物導電性能良好。并且，采用該CNT-PDMS混合物和皮膚粘合劑aPDMS制備的CNT-PDMS復合電極可以自行粘貼皮膚，增加了復合電極與皮膚的貼附緊密性，減小了運動偽跡。
【附圖說明】
[0038]本發明的上述的以及其他的特征、性質和優勢將通過下面結合附圖和實施例的描述而變得更加明顯，其中:
[0039]圖1是本發明的CNT-PDMS導電混合物制備方法的一個實施例的流程框圖。
[0040]圖2是本發明的CNT-PDMS復合電極制備方法的一個實施例的流程框圖。
[0041 ] 圖3a是本發明的CNT-PDMS導電混合物制成圓形電極片的示意圖(一)。
[0042]圖3b是本發明的CNT-PDMS導電混合物制成圓形電極片的示意圖(二)。
[0043]圖3c是本發明的CNT-PDMS導電混合物制成圓形電極片的示意圖(三)。
[0044]圖4是本發明的圓形電極片制成復合電極的結構示意圖。
[0045]圖5是本發明的圓形電極片制成復合電極的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0046]下面結合具體實施例和附圖對本發明作進一步說明，在以下的描述中闡述了更多的細節以便充分理解本發明，但是本發明顯然能夠以多種不同于此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下根據實際應用情況作類似推廣、演繹，因此不應以此具體實施例的內容限制本發明的保護范圍。
[0047]圖1是本發明的CNT-PDMS導電混合物制備方法的一個實施例的流程框圖。如圖所示，CNT-PDMS導電混合物制備方法100包括以下步驟:
[0048]步驟101，混合CNT粉末與揮發性有機溶劑；較佳地，采用乙醇溶劑作為揮發性有機溶劑；
[0049]步驟102，超聲處理制得CNT分散液；即將步驟101的混合物放入超聲機內超聲處理后，得到均勻的CNT分散液。
[0050]步驟103，在CNT分散液中加入PDMS單體；
[0051]步驟104，磁力攪拌；即放在磁力攪拌機上攪拌。
[0052]步驟105，蒸發掉剩余的揮發性有機溶劑；即將攪拌后的混合物放入真空干燥箱100°C，蒸發掉剩余的溶劑。
[0053]步驟106，加入固化劑攪拌均勻，制得均一的CNT-PDMS導電混合物。
[0054]CNT在PDMS中的擴散程度決定了之后制備的CNT-PDMS復合電極的導電性能，該擴散程度越高，導電性越好。為了提高CNT-PDMS混合物的導電性，CNT-PDMS混合物的制備采用兩步擴散法來實現，即在上述步驟101中先將CNT在揮發性有機溶劑內擴散均勻，再加入PDMS單體，使CNT在PDMS單體內充分擴散，最后加入固化劑實現在位聚合。
[0055]較佳地，在步驟102中，超聲處理需要lh (小時)-20h，優選12h。
[0056]較佳地，在步驟104中，磁力攪拌步驟是在恒溫50°C條件下，攪拌時間是lh_3h。優選攪拌時間是2h。
[0057]較佳地，在步驟106中，PDMS單體與固化劑的重量比例為10:1。
[0058]通過上述的CNT-PDMS導電混合物的制備方法所獲得的導電混合物中CNT的重量比為 4% -11%。
[0059]圖2是本發明的CNT-PDMS復合電極制備方法的一個實施例的流程框圖。該CNT-PDMS復合電極的制備方法200，采用前述制備方法制得的CNT-PDMS導電混合物。如圖2所示，包括以下步驟: