[發明專利]一種用于壓力傳感的雙捻結構紗線三維陣列及其制備方法

在審

• 申請號: 201711464143.8
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN109972253A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 陳永義
• 申請（專利權）人: 曹溪大白兔工程有限公司
• 主分類號: D02G3/28
• 分類號: D02G3/28;D02G3/40;D02G3/04;D02G3/44
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司 11228
• 代理人: 張瑾

1.一種用于壓力傳感的雙捻結構紗線三維陣列，其技術特征在于包含平行排列和十字交叉排列的雙捻結構功能紗線，其中所述功能紗線的數目至少為9根，同一個平面的所述雙捻結構功能紗線相互等距離平行排列，相鄰兩個平面上的所述雙捻結構功能紗線呈十字交叉分布，每一個平面具有相同根數的所述雙捻結構功能紗線，所述雙捻結構功能紗線構成一個三維陣列，所述雙捻結構功能紗線相互之間不連接，并整體填埋于PDMS(聚二甲基硅氧烷)中；所述雙捻結構紗線包含了兩根相互螺旋纏繞的碳納米管包覆棉線，其中一根碳納米管包覆棉線的碳納米管包覆層厚度均勻分布，另外一根碳納米管包覆棉線的碳納米管包覆層厚度從一端到另外一端線性增加，呈梯形分布；其中所述碳納米管為PEDOT:PSS(聚3，4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸鹽)包覆的單壁碳納米管，所述單壁碳納米管的直徑為3納米，長度為10微米，所述PEDOT:PSS包覆層的厚度為2納米。

2.一種用于壓力傳感的雙捻結構紗線三維陣列的制備方法，其技術特征在于包含以下制備步驟：第一步，取5毫升重量比為1％的PEDOT:PSS(聚3，4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸鹽)水溶液，加入等體積5毫升水進行稀釋，混合均勻后，加入100毫克單壁碳納米管，混合均勻，保持恒溫20攝氏度，超聲分散30分鐘，得到PEDOT:PSS包覆的單壁碳納米管混合液；第二步，將棉線分別用丙酮，乙醇和去離子水分別浸泡清洗2次并用氮氣吹干，然后將整根棉線完全浸泡于第一步得到的PEDOT:PSS包覆的單壁碳納米管混合液中，十秒鐘后，取出，在氮氣保護下，在85攝氏度的烘箱中快速干燥30秒，再重復該浸泡和干燥的步驟100次，得到碳納米管包覆層厚度均勻分布的碳納米管包覆棉線；第三步，另取同樣長度的棉線，分別用丙酮，乙醇和去離子水分別浸泡清洗2次并用氮氣吹干，然后將整根棉線完全浸泡于第一步得到的PEDOT:PSS包覆的單壁碳納米管混合液中，十秒鐘后，取出，在氮氣保護下，在85攝氏度的烘箱中快速干燥30秒，然后將棉線垂直懸掛，一端固定在支架上，另一端系上一個重量為10克的鐵塊，將99％長度的棉線浸泡于第一步得到的PEDOT:PSS包覆的單壁碳納米管混合液中，十秒鐘后，取出，在氮氣保護下，在85攝氏度的烘箱中快速干燥30秒，重復該浸泡和干燥步驟，且每次棉線浸泡的長度逐次減少1％，得到碳納米管包覆層厚度從一端到另外一端線性增加，層梯形分布的碳納米管包覆棉線；第四步，取第二步和第三步制備的碳納米管包覆棉線各一根，相互螺旋纏繞扭合成一根，其中每1厘米長度相互纏繞3圈，制備得到雙捻結構的功能紗線；第五步，取9根第四步制備得到的雙捻結構功能紗線，分3層，每層3根固定在一個立體框架上，其中每一層包括3根等距并排的雙捻結構功能紗線，相鄰層的雙捻結構功能紗線相互之間成十字交叉排列，將PDMS(聚二甲基硅氧烷)的主劑和硬化劑以10:1的比例混合后，填充于整個立體框架中，在90攝氏度的烘箱中固化，30分鐘后取出，得到一個用于壓力傳感的雙捻結構紗線三維陣列。