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基于三维导电网络的可穿戴非织物传感器及其制备方法

摘要

本发明涉及可穿戴传感器技术领域,特别涉及一种基于三维导电网络的可穿戴非织物传感器。其包括非织物基底层,三维导电网络层,及导线连接线,三维导电网络层包括利用导电材料在弹性基底表面层层堆叠而形成的三维骨架导电结构。本发明制得的传感器可直接黏附于人体皮肤上实现对手指弯曲、手腕弯曲、吞咽、叩击鼠标和机械弯曲的信号检测。本发明还提供该可穿戴非织物传感器的制备方法,先以喷涂方式在弹性非织物表面形成具有三维导电网络的智能非织物,然后在其两端设置导线连接线制备得到。本发明不仅制备方法简单、绿色环保,且通过该方法制得的传感器应变检测范围较宽、灵敏度高、响应时间短、循环稳定性好、耐久性好、柔弹性好、透气性好。

著录项

  • 公开/公告号CN113295085A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2021-08-24

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 青岛大学;

    申请/专利号CN202110549371.5

  • 发明设计人 曲丽君;苗锦雷;刘旭华;范强;

    申请日2021-05-20

  • 分类号G01B7/16(20060101);A61B5/11(20060101);C09D1/00(20060101);C09D5/24(20060101);B82Y30/00(20110101);

  • 代理机构37234 烟台上禾知识产权代理事务所(普通合伙);

  • 代理人李红丽;孙俊业

  • 地址 266071 山东省青岛市市南区宁夏路308号

  • 入库时间 2023-06-19 12:19:35

说明书

技术领域

本发明涉及可穿戴传感器技术领域,特别涉及一种基于三维导电网络的可穿戴非织物传感器及其制备方法。

背景技术

随着老龄人口的增加,医疗保健和个人护理等医疗资源变得越来越紧俏。远程的个性化健康监测系统是扩大当前医疗系统能力非常有前景的解决方案。如今,互联网和物联网的出现和迅速发展,为可穿戴技术提供了理论和技术上的支持。可穿戴设备以其智能联网、便于携带和可长期监测等优势,吸引了大家广泛的关注。

传感器技术是利用各种功能材料实现信息监测的一门应用技术,它是传感原理和材料科学的有效结合。传感原理指传感器工作时所依据的物理效应、化学反应和生物反应等机理,材料则是实现传感器技术的物质基础,从某种意义上说,传感器也就是能感知外界各种被测信号的功能材料。传感器是一类可以通过感受外部环境刺激或变化(包括物理或化学变化),并依赖于参数分析设备对信号的转化处理和传输记录等,以满足对信号检测的显示和存储的要求的电子设备。传感器技术可以被应用在人们的衣食住行等各个方面,比如无人驾驶汽车,VR眼镜,智能运动手环等。传感器不仅能够检测较大的信号变化,也可以实现对细微人体运动信号的监测。

随着人们对柔性可穿戴电子器件的深入研究,具有质地轻,透气性好,柔软舒适,灵活性强等特点的各种纺织品材料备受关注。目前对纺织基传感器的研究已经取得了长足的进步,已成功地应用于人体功能监测、智能服装等研究领域。如传感器,电容器,加热器,致动器等诸多柔性电子设备的相关研究中均涉及纺织品材料的应用。其中非织物被广泛应用于一次性的医疗卫生用品而被悉知。与大多数商业化的传感器相比,以非织物为基材制成的传感器具有明显的优点,如:造价低,柔软透气性好,力学性能优异等。

现有技术中,一部分是薄膜基传感器,由于传统的薄膜基传感器大多采用的是导电材料与高分子柔性衬底的结合体制备而成,虽然也具有柔性特点,但是由于高分子薄膜的不透气性,长时间与人体接触会造成不适感。因其穿着舒适性差、透气性能差等缺点,而导致其应用范围受限。另一部分传感器是利用导电纤维赋予织物导电性能得到的织物基传感器,此类传感器在结构设计上存在一定的弊端,如在实现导电纤维搭接时难以保证其导电的稳定性。同时我们发现在大多数的应变传感器中,“高拉伸性”和“高灵敏度”是相互制衡的关系,高灵敏的应变传感器通常具有低的拉伸性,反之亦然。很难同时满足这两个性能目标,因为高灵敏度的应变传感器在拉伸后需要较大的结构变形。而高拉伸性的传感器在大应变下应保持完整的结构形态,那么如要同时获得两个性能是不能通过简单的薄膜结构实现的。

在公开号为CN 105841601 A中国专利中,具体公开了一种基于织物的柔性可穿戴应变传感器及制备方法,以织物为原材料;经过惰性气氛或惰性气体为主的气氛下的高温热处理过程得到保持原织物结构并且具有柔性及导电性的碳化织物;在碳化织物的两端连接导线连接线或集成无线发射接收模块;使用弹性聚合物进行封装得到柔性可穿戴应变传感器。虽然该柔性可穿戴应变传感器及其生产工艺流程具备绿色环保、制备简便、低成本、柔性好、应变检测范围宽、灵敏度高、响应时间短、循环稳定性、耐久性好等特点,具有广阔的应用前景。但是存在一些明显不足:首先,其采用了织物为基底材料,在力学性能上,传统的针织物和机织物,其力学性能会受限于织物的结构,如针织物是取决于线圈之间的嵌套及其紧密程度,而机织物取决于经纬纱的细度及其排布结构等,所以以织物为基底材料的传感器的耐久性相对较差。其次,制备条件要求较高,成本高,制备过程极为复杂耗时,生产效率低。

综上,开发具有高拉伸的、高灵敏度(GF≥50)以及高稳定性的传感器仍然是一个大挑战,有必要发明一种具有三维导电网络的非织物基的传感器,以及工艺简单、绿色环保、成本低的制备方法来解决上述技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足,本发明所要解决的技术问题是,提供一种循环稳定性强,柔弹性好,应变检测范围广泛、可拉伸性高,灵敏度高、响应时间短,弹性回复性好、耐久性强,制备方法简单、绿色环保,生产效率高的基于三维导电网络的可穿戴非织物传感器及其制备方法。

本发明为实现上述目的采用的技术方案是:一种基于三维导电网络的可穿戴非织物传感器,包括具有较大的应变行为、良好透气性和弹性恢复性的非织物基底层,在非织物基底层的一表面均匀涂覆有由不同维度的导电材料层层堆叠而形成的可保证弹性非织物导电稳定性的三维导电网络层,以及用于与终端设备进行连接的导线连接线,所述导线连接线设置于三维导电网络层两端的非织物基底层上,所述三维导电网络层包括利用导电材料在弹性基底表面层层堆叠而形成的三维骨架导电结构。

上述的基于三维导电网络的可穿戴非织物传感器,所述导电材料包括纳米级的一维导电材料和二维导电材料,所述三维骨架导电结构是以雾化喷涂的方式在非织物基底层上通过依次喷涂二维导电材料、烘干、喷涂一维导电材料、烘干而形成的。

上述的基于三维导电网络的可穿戴非织物传感器,所述一维导电材料包括银纳米线(AgNWs)溶液,所述二维导电材料为层状碳化物氮化物MXene(Ti

上述的基于三维导电网络的可穿戴非织物传感器,所述导线连接线包括导电织物,所述导电织物包括镀镍织物,所述导电织物通过粘合剂与非织物基底层粘合固定连接。

上述的基于三维导电网络的可穿戴非织物传感器,所述粘合剂包括导电银胶。

一种基于三维导电网络的可穿戴非织物传感器的制备方法,包括如下步骤:

S1.采用弹性非织物作为基底材料;

S2.在弹性非织物基底层上通过雾化喷涂不同维度的纳米级导电材料的方法得到具有三维导电网络层的智能弹性非织物,其中,所述三维导电网络层包括三维骨架导电结构;

S3.连接导线连接线,在弹性非织物基底层和三维导电网络层紧密结合的两端连接导线连接线,导线连接线采用导电织物,并通过粘合剂将导电织物与弹性非织物基底层进行牢固粘合连接,实现与终端设备的电连接;

S4.将步骤S3得到的弹性非织物放入烘箱,使粘合剂完全固化,最终制备得到三维导电网络的可穿戴非织物传感器。

上述的基于三维导电网络的可穿戴非织物传感器的制备方法,在步骤S2中,所述导电材料包括一维导电材料和二维导电材料;所述喷涂方法的具体步骤为,先在弹性非织物基底层上喷涂二维导电材料,然后置于60-80℃的烘箱中烘干8-12min,取出弹性非织物,然后喷涂一维导电材料,重复烘干过程,直至弹性非织物的电阻值降低为5-15Ω/cm。

上述的基于三维导电网络的可穿戴非织物传感器的制备方法,在喷涂之前先对弹性非织物进行去除杂质前处理,所述前处理步骤如下:(1)将弹性非织物置入含有无水乙醇的容器中,室温条件下,进行超声处理,超声处理时间为25-35min;(2)然后置入烘箱中进行烘干处理,烘干处理8-12min,烘干处理后,弹性非织物仍具有原本的形态结构和力学性能。

上述的基于三维导电网络的可穿戴非织物传感器的制备方法,所述弹性非织物为弹性无纺布,所述弹性无纺布的材料包括氨纶,丙纶,所述弹性非织物的厚度为0.6-0.8mm;其中,所采用的弹性非织物可以是天然纤维非织物,如棉纤维非织物;也可以是合成纤维非织物,如涤纶纤维非织物,丙纶纤维非织物。

上述的基于三维导电网络的可穿戴非织物传感器的制备方法,在步骤S3中,所述导电织物是通过电镀方法制得的一种或者多种导电织物材料,所述粘合剂包括导电银胶。

与现有技术相比,本发明基于三维导电网络的可穿戴非织物传感器及其制备方法的有益效果是:本发明首次采用弹性非织物作为基底材料来制备透气性好,耐久性强的柔性传感器,然后结合雾化喷涂技术在弹性非织物表面通过一维、二维导电材料交替喷涂的方式构建三维导电网络结构层,解决循环稳定性差,应变检测范围小的技术问题,使制得的传感器具有较强的循环稳定性,同时具备高拉伸性和高灵敏度,大大提高了传感器的电学性能和力学性能。

具体的优点如下:

(1)本发明采用了弹性非织物作为基底材料,弹性非织物的使用使得传感器应用更为广泛,价格低廉,基础性能更优良;

(2)本发明将喷涂技术与纳米级的导电金属材料和新型二维碳化物氮化物MXene相结合,借助紧密的三维导电网络结构提供了一种具有较好电学性能和力学性能的可穿戴非织物传感器。本发明的传感器在使用时,其在不同应变的作用效果下,微观状态下的纳米层级的三维网络结构发生滑移和重新搭接,从而使可穿戴三维传感器发生相对电阻变化。然后通过雾化喷涂的效果,能够在非织物基底层表面进行三维网络结构的搭接,从而在宏观上制备出具有较高灵敏度、较宽检测范围和较好稳定性的可穿戴非织物传感器,以实现对外界刺激和各种运动信号的感知。同时制备的传感器有着电子设备的电学性能,以及纺织材料良好的柔韧性和透气性,一定的防水性和弹性回复性等优异的性能。

(3)本发明制备的柔性可穿戴应变传感器在人体运动信号检测、人机互动等方面表现出广阔的应用前景。

(4)本发明是以雾化喷涂的方式在弹性非织物表面通过依次喷涂二维导电材料、烘干、喷涂一维导电材料而制备得到具有三维导电网络结构的智能弹性非织物,可实现均匀的导电网络的搭接,不仅在技术上实现了简单化,且对导电材料也是一种合理利用,在一定程度上降低的成本,值得被广泛推广应用。

附图说明

图1为本发明提供的可穿戴非织物传感器纵向剖视结构示意图;

图2为本发明提供的可穿戴非织物传感器的制备流程示意图;

图3为本发明弹性非织物喷涂导电材料前、后的导电纤维扫描电镜对比图;

图4为本发明可穿戴非织物传感器的应变机理示意图;

图5为本发明制备的可穿戴非织物传感器电阻值与喷涂定量表示关系图;

图6为本发明制备的可穿戴非织物传感器GF值;

图7为本发明制备的可穿戴非织物传感器耐久性能检测;

图8为本发明制备的可穿戴非织物传感器应变性能检测;

图9为本发明制备的可穿戴非织物传感器透气性能检测;

图10为本发明可穿戴非织物传感器用于检测直接贴附于人体皮肤上实现对手指弯曲、手腕弯曲、吞咽、叩击鼠标和机械弯曲的信号监测的实物展示图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明;

实施例1

如图1-4所示,一种基于三维导电网络的可穿戴非织物传感器,包括具有较大的应变行为、良好透气性和弹性恢复性的非织物基底层1,在非织物基底层1的一表面均匀涂覆有由不同维度的导电材料层层堆叠而形成的紧密的、可保证弹性非织物导电稳定性的三维导电网络层2,以及用于与终端设备进行连接的导线连接线3。具体的,导线连接线3用于通过导线4与终端设备电连接。导线连接线3设置于三维导电网络层3两端的非织物基底层1上,导线连接线3包括导电织物,导电织物包括镀镍织物,具体的本实施例中导电织物是通过粘合剂与非织物基底层1粘合固定连接。在本实施例中,非织物基底层采用具有较大的应变行为、良好透气性和弹性恢复性的弹性非织物,弹性非织物是天然纤维非织物或合成纤维非织物,具体为弹性无纺布,弹性无纺布的材料可采用氨纶、丙纶弹性非织造布。

为了达到可穿戴非织物传感器具有良好的稳定性、耐久性、较高的灵敏度的目的,三维导电网络层3包括利用导电材料在弹性基底表面层层堆叠而形成的三维骨架导电结构。在本实施例中,导电材料包括纳米级的一维导电材料和二维导电材料,一维导电材料为银纳米线(AgNWs)溶液,二维导电材料为层状碳化物氮化物MXene(Ti

在本实施例中粘合剂采用导电银胶。在本发明中,非织物基底层1是制备三维纳米导电网络结构的支撑物。三维导电网络层2是在非织物基底层1上用纳米级导电材料通过层层喷涂的方式形成三维导电网络,三维导电网络层2均匀包覆在智能非织物的表面,是本发明可穿戴应变传感器的核心层。导线连接线3是在非织物基底层1和三维导电网络层2紧密结合的两端以电镀导电织物作为导线连接线,导电银胶为粘合剂的主要组成部分,用于分析设备或电源的外部连接。导电织物是通过电镀方法制得的一种或多种导电织物材料。

本发明还提供一种基于三维导电网络的可穿戴非织物传感器的制备方法,包括如下步骤:

S1.采用弹性非织物作为基底材料;

S2.制作三维导电网络层2,在弹性非织物基底层1上通过雾化喷涂不同维度的纳米级导电材料的方法得到具有三维导电网络层的智能弹性非织物,即在非织物基底层1上用不同维度的纳米级导电材料通过层层喷涂的方式在非织物基底层1上形成三维导电网络,得到均匀包覆着导电网络的智能非织物。具体步骤如下,首先取非织物基底层1大小为500*100*0.7mm,在其表面喷涂2.5mg/ml的MXene溶液,然后置于70℃的烘箱中烘干10min,取出后喷涂同等浓度的AgNWs溶液,重复烘干过程,直到其电阻值降低为5-15Ω/cm。其中,三维导电网络层包括三维骨架导电结构;导电材料包括一维导电材料和二维导电材料,一维导电材料为AgNWs溶液和二维导电材料为MXene溶液;

S3.连接导线连接线,在弹性非织物基底层1和三维导电网络层2紧密结合的两端连接导线连接线,导线连接线采用导电织物,并通过粘合剂将导电织物与弹性非织物基底层进行牢固粘合连接,实现与分析设备或电源的外部电连接;粘合剂采用导电银胶,导电织物是通过电镀方法制得;

S4.将步骤S3得到的弹性非织物放入80℃的烘箱里,烘干处理4h,使导电银胶粘合剂完全固化,最终制备得到具有三维导电网络的可穿戴非织物传感器。

在本实施例中,在喷涂之前先对弹性非织物进行去除杂质前处理,前处理步骤如下:

(1)处理非织物基底层1,将非织物基底材料经过无水乙醇超声处理后去除杂质,烘干得到保持原织物的基本形态结构和力学性能。将弹性非织物置入含有无水乙醇的烧杯中,室温条件下,在超声清洗机中进行超声处理,超声处理时间为30min。其中,烧杯中的无水乙醇以完全浸没非织物基底材料为宜;

(2)然后置入烘箱中进行烘干处理,烘干处理10min,烘干处理后,弹性非织物仍具有原本的形态结构和力学性能。在本实施例中,弹性非织物为弹性无纺布,弹性无纺布的材料为氨纶和丙纶,为传感器提供柔弹性以及透气性基本特性,弹性非织物的厚度为0.7mm。

在本发明中,基材采用非织布,我们知道基材结构和力学性能是为传感器的电学及其他性能服务的。非织造布作为纺织材料在医疗卫生等相关的领域具有广阔的市场,首先一个重要的原因就是成本低,这也为非织物体系的柔性传感器进一步市场化提供一个先决条件。其次,在力学性能上,无论是采用水刺、针刺或是熔喷方法生产的非织物都具有较好的各向同性,也就是说,在各个方向上,其织物的断裂伸长率或者断裂长度是一定的。而传统的针织物和机织物而言,其力学性能会受限于织物的结构,比如针织物是取决于线圈之间的嵌套及其紧密程度,而机织物取决于经纬纱的细度及其排布结构等。非织物除了透气性好之外,本发明还通过选用的氨纶非织物,结合氨纶丝优异的拉伸和回复等性能,可为传感器的耐久性提供支持。

在具体雾化喷涂时,本发明采用的喷涂方法是借助迷你空气压缩机(UStar,U-604,1/8HP,220~240V)和便携式喷笔实现的。不同于传统的喷壶或者大型的喷雾器,而是通过空气压缩机的便携式喷笔来控制喷涂时导电材料的雾化程度,从宏观上控制导电材料喷涂的面积和喷涂量,进而可节约导电材料,降低成本。由于传感器的性能主要取决于基材和搭接的三维导电网络,而对于三维导电网络的搭接,是通过控制少量多次的喷涂方式来实现的,所以通过采用本发明的喷涂方式不仅可以使样品表面电阻值均匀,还可以通过层层堆叠的导电网络实现导电通路的稳定性强,进而实现灵敏度高、响应时间短,较宽的检测范围的要求。

而本发明的可控的少量多次喷涂方法不同于传统喷涂方式,本发明的雾化的喷涂方式能够让导电材料尽可能地均匀分散成肉眼可见的水雾,通过喷涂人员对雾化程度的调节等实现对传感器三维网络搭接的宏观控制,进而实现一个均匀的导电网络的搭接,从而制备出具有灵敏度高、响应时间短,较宽的检测范围,稳定性强的优点的传感器,并且在一定程度上能够降低成本。对比通过共混的纺丝方式,由于其网络搭接的不可控性,常常需要大量参数调配以及纺丝预实验,对纺丝液以及导电材料而言都是一种极大的浪费。相比来说,本发明的这种简单的喷涂方式,不仅能在技术上实现了简单化,而且对导电材料也是一种合理利用。

众所周知,(GF值)被定义为阻力与机械应变相对变化的比值,是评估传感器灵敏度的重要参数。响应时间是指传感器对外界刺激做出反应的时间和撤去外部刺激后恢复到原状态的时间。传感器的稳定性不仅取决于导电材料构筑的导电网络,同时也取决于其基材的力学性能。如图6-9所示,在检测实验中,本发明的非织物传感器具有良好的稳定性和耐久性(可承受超过2000拉伸循环周期),较高的灵敏度和较宽的应变测试范围(100%应变下,GF=1085),以及快速响应时间(360ms、340ms)。而且还具有较好的透气性(1970mm/s),其样品具有优异的断裂伸长率(660%)和断裂强度(1.83MPa)。

如图10所示,本发明所提供的上述基于非织物柔性可穿戴应变传感器可以通过直接黏附于人体皮肤上实现对手指弯曲、手腕弯曲、吞咽、叩击鼠标和机械弯曲的信号检测。

本发明通过将喷涂技术与纳米级的导电金属材料和新型二维碳化物氮化物MXene相结合,借助紧密的三维导电网络结构提供了一种具有较好电学性能和力学性能的基于三维导电网络的可穿戴非织物传感器。在不同应变的作用效果下,微观状态下的纳米层级的三维网络结构发生滑移和重新搭接,从而使可穿戴三维传感器发生相对电阻变化。通过雾化喷涂的效果,我们能够在非织物基底层1表面进行三维网络结构的搭接,从而在宏观上制备出具有较高灵敏度、较宽检测范围和较好稳定性的基于三维导电网络的可穿戴非织物传感器,以实现对外界刺激和各种运动信号的感知。该技术具有简单便捷的优势,同时可控的雾化效果可以降低对原材料的使用,从而降低成本。制备的传感器有着电子设备的电学性能,以及纺织材料良好的柔韧性和透气性,一定的防水性和弹性回复性等优异的性能。本发明制备的柔性可穿戴应变传感器及其生产工艺流程,具备制备方式简单、应变检测范围较宽、灵敏度高、响应时间短、循环稳定性好、耐久性好、柔弹性好、透气性好、舒适性好等特点,具有广阔的应用前景。

实施例2

一种基于三维导电网络的可穿戴非织物传感器,包括具有较大的应变行为、良好透气性和弹性恢复性的非织物基底层1,在非织物基底层1的一表面均匀涂覆有由不同维度的导电材料层层堆叠而形成的紧密的、可保证弹性非织物导电稳定性的三维导电网络层2,以及用于与终端设备进行连接的导线连接线3。具体的,导线连接线3用于通过导线4与终端设备电连接。导线连接线3设置于三维导电网络层3两端的非织物基底层1上,导线连接线3包括导电织物,导电织物包括镀镍织物,具体的本实施例中导电织物是通过粘合剂与非织物基底层1粘合固定连接。在本实施例中,非织物基底层采用具有较大的应变行为、良好透气性和弹性恢复性的弹性非织物,弹性非织物是天然纤维非织物或合成纤维非织物,具体为弹性无纺布,弹性无纺布的材料采用热塑性弹性体材料。

为了达到可穿戴非织物传感器具有良好的稳定性、耐久性、较高的灵敏度的目的,三维导电网络层3包括利用导电材料在弹性基底表面层层堆叠而形成的三维骨架导电结构。在本实施例中,导电材料包括纳米级的一维导电材料和二维导电材料,一维导电材料为银纳米线(AgNWs)溶液,二维导电材料为层状碳化物氮化物MXene(Ti

在本实施例中粘合剂采用导电银胶。在本发明中,非织物基底层1是制备三维纳米导电网络结构的支撑物。三维导电网络层2是在非织物基底层1上用纳米级导电材料通过层层喷涂的方式形成三维导电网络,三维导电网络层2均匀包覆在智能非织物的表面,是本发明可穿戴应变传感器的核心层。导线连接线3是在非织物基底层1和三维导电网络层2紧密结合的两端以电镀导电织物作为导线连接线,导电银胶为粘合剂的主要组成部分,用于分析设备或电源的外部连接。导电织物是通过电镀方法制得。

本发明还提供一种基于三维导电网络的可穿戴非织物传感器的制备方法,包括如下步骤:

S1.采用弹性非织物作为基底材料;

S2.制作三维导电网络层2,在弹性非织物基底层1上通过雾化喷涂不同维度的纳米级导电材料的方法得到具有三维导电网络层的智能弹性非织物,即在非织物基底层1上用不同维度的纳米级导电材料通过层层喷涂的方式在非织物基底层1上形成三维导电网络,得到均匀包覆着导电网络的智能非织物。具体步骤如下,首先取非织物基底层1大小为500*100*0.7mm,在其表面喷涂1mg/ml的MXene溶液,然后置于80℃的烘箱中烘干11min,取出后喷涂同等浓度的AgNWs溶液,重复烘干过程,直到其电阻值降低为10-15Ω/cm。其中,三维导电网络层包括三维骨架导电结构;导电材料包括一维导电材料和二维导电材料,一维导电材料为AgNWs溶液和二维导电材料为MXene溶液;

S3.连接导线连接线,在弹性非织物基底层1和三维导电网络层2紧密结合的两端连接导线连接线,导线连接线采用导电织物,并通过粘合剂将导电织物与弹性非织物基底层进行牢固粘合连接,实现与分析设备或电源的外部电连接;粘合剂采用导电银胶,导电织物是通过电镀方法制得;

S4.将步骤S3得到的弹性非织物放入80℃的烘箱里,烘干处理3.5h,使导电银胶粘合剂完全固化,最终制备得到具有三维导电网络的可穿戴非织物传感器。

在本实施例中,在喷涂之前先对弹性非织物进行去除杂质前处理,前处理步骤如下:

(1)处理非织物基底层1,将非织物基底材料经过无水乙醇超声处理后去除杂质,烘干得到保持原织物的基本形态结构和力学性能。将弹性非织物置入含有无水乙醇的烧杯中,室温条件下,在超声清洗机中进行超声处理,超声处理时间为35min。其中,烧杯中的无水乙醇以完全浸没非织物基底材料为宜;

(2)然后置入烘箱中进行烘干处理,烘干处理11min,烘干处理后,弹性非织物仍具有原本的形态结构和力学性能。在本实施例中,弹性非织物为弹性无纺布,弹性无纺布的材料为氨纶和丙纶,为传感器提供柔弹性以及透气性基本特性,弹性非织物的厚度为0.8mm。

本发明制备得到的柔性可穿戴应变传感器性能优异,具体而言,其柔弹性较好、应变检测范围广泛(可拉伸性高)、灵敏度高、响应时间短、循环稳定性强及弹性回复性好(耐久性强)优点,可以通过直接黏附于人体皮肤上实现对手指弯曲、手腕弯曲、吞咽、叩击鼠标和机械弯曲的信号检测。并且可以通过对信号数据分析实现对人体运动信号的检测和记录。雾化喷涂的效果采用的制备工艺简单、绿色环保;本发明可穿戴应变传感器的制备方法具有简单便捷的优势,同时可控的雾化效果可以降低对原材料的使用,从而降低成本。

上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点,其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修改,都应涵盖在本发明的保护范围内。

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