[發明專利]雙功能柔性傳感器及其制備方法、可穿戴設備

在審

• 申請號: 201810081305.8
• 申請日: 2018-01-26
• 公開（公告）號: CN110081808A
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發明（設計）人: 趙更銳;李琳琳;張曉笛;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 北京納米能源與系統研究所
• 主分類號: G01B7/16
• 分類號: G01B7/16;G01L1/16
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

1.一種雙功能柔性傳感器，包括：

碳化纖維層，摻雜有壓電納米顆粒；以及

柔性絕緣層，封裝該摻雜有壓電納米顆粒的碳化纖維層。

2.根據權利要求1所述的雙功能柔性傳感器，其中：

所述碳化纖維層的纖維材料包括如下材料中的一種：聚丙烯腈纖維、酚醛樹脂纖維；和/或

所述碳化纖維層的厚度介于50μm～500μm之間；和/或

所述碳化纖維的纖維直徑介于200nm～1.5μm之間。

3.根據權利要求1或2所述的雙功能柔性傳感器，其中：

所述壓電納米顆粒包括如下材料中的一種或幾種：鈦酸鋇、氧化鋅、鐵酸鉍、鋯鈦酸鉛、鈮鎂酸鉛、偏鈮鎂酸納；和/或

所述壓電納米顆粒的粒徑介于5nm～100nm之間。

4.根據權利要求1至3任一項所述的雙功能柔性傳感器，其中，所述柔性絕緣層的材料包括如下材料中的一種：柔性硅膠或者聚二甲基硅氧烷。

5.根據權利要求1至4任一項所述的雙功能柔性傳感器，其中，該雙功能柔性傳感器作為壓力傳感器，實現自驅動的壓力傳感；或者該雙功能柔性傳感器作為曲率傳感器，實現對彎曲的傳感，所述彎曲表示彎曲量或彎曲狀態；或者該雙功能柔性傳感器同時作為壓力傳感器和曲率傳感器，同時實現對壓力和彎曲的傳感。

6.一種權利要求1至5任一項所述的雙功能柔性傳感器的制備方法，包括：

制備摻雜有壓電納米顆粒的纖維層；

碳化處理摻雜有壓電納米顆粒的纖維層，得到摻雜有壓電納米顆粒的碳化纖維層；以及

封裝該摻雜有壓電納米顆粒的碳化纖維層，完成雙功能柔性傳感器的制備。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其中，所述制備摻雜有壓電納米顆粒的纖維層的步驟包括：

配置壓電納米顆粒和聚合物纖維材料的靜電紡絲溶液，采用靜電紡絲工藝對該靜電紡絲溶液進行紡絲，制備得到摻雜有壓電納米顆粒的纖維層，其中，靜電紡絲的溫度介于15℃～30℃之間，濕度小于30％，紡絲電壓介于1kV～25kV之間。

8.根據權利要求6或7所述的制備方法，其中，所述碳化處理摻雜有壓電納米顆粒的纖維層，包括：將摻雜有壓電納米顆粒的纖維層置于惰性氣體氛圍中進行碳化處理，處理溫度在250℃～1000℃之間，碳化時間為1～8小時。

9.一種可穿戴設備，包含至少一個權利要求1至5任一項所述的雙功能柔性傳感器。

10.根據權利要求9所述的可穿戴設備，其中：

該可穿戴設備為手套或指套，雙功能柔性傳感器設置于手指的指關節和/或指紋處，用于獲取手指彎曲或是按壓的活動；或者

該可穿戴設備為手環，雙功能柔性傳感器設置于手腕的脈搏處，用于監測脈搏跳動；或者

該可穿戴設備為脖套或者吊墜，雙功能傳感器設置于喉結處，用于監測人體吞咽動作；或者

該可穿戴設備為鞋套，雙功能柔性傳感器設置于鞋底，用于獲取人體走路或跑步的參數。