[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

本發明公開了一種用于進行壓力傳感的具有雙捻結構的功能紗線三維陣列以及這種功能紗線三維陣列的制備方法。這種功能紗線三維陣列由PDMS作為支撐，和填埋其中的平行排列和十字交叉排列的雙捻結構功能紗線共同組成，所述雙捻結構紗線包含了兩根相互螺旋纏繞的PEDOT:PSS包覆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；所述制備方法包含了兩種不同的碳納米管包覆棉線的制備，雙捻結構功能紗線的制備和三維陣列的制備等步驟。

技術領域

本發明涉及一種用于壓力傳感的雙捻結構的功能紗線三維陣列，及其這種雙捻結構功能紗線三維陣列的制備方法。

背景技術

對三維方向上的壓力進行傳感，常用的手段是使用位于三維空間上的傳感點陣列進行感應，傳輸和分析，從而獲得有關壓力的大小和位置信息。但這種點陣列的缺點在于需要較多的連接和傳輸通道，需要較為復雜的結構設計。如何用最簡單的結構和最少的電路連接，快速實時的獲得三維方向上壓力大小和位置信息，是該領域的熱點和難點。利用碳納米管承受壓力時自身截面形變時產生的電阻變化或不同碳納米管相互之間的接觸電阻的變化，通過合理的結構設計，測試在壓力下電流變化，從而實現對所承受壓力的感測。

發明內容

本發明的目的是制備一種用于壓力傳感的雙捻結構的功能紗線三維陣列。其特點在于利用二維的雙捻結構的功能紗線，替代一排壓力傳感點陣的結構設計，從而減少電路連接和傳輸通道，用更為簡單的結構實現三維空間上壓力大小和位置的感測。

這種功能紗線三維陣列包含了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，可以是9根，16根或者25根；同一個平面上的所述雙捻結構功能紗線相互等距離平行排列，其距離與相鄰兩個平面的距離相同，而且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，每一個平面又具有相同根數的所述雙捻結構功能紗線，最少為3根，可以是3根，4根或者5根；所述雙捻結構功能紗線構成一個三維陣列，并整體填埋于PDMS(聚二甲基硅氧烷)中；所述每一根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。