[發明專利]一種柔性可穿戴式應變傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 201811048331.7
• 申請日: 2018-09-10
• 公開（公告）號: CN109341736B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 何建新;南楠;劉凡;邵偉力;崔世忠;強榮;于書淳;王芳芳
• 申請（專利權）人: 中原工學院
• 主分類號: G01D11/00
• 分類號: G01D11/00;D02G3/04;D02G3/36
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 孫詩雨;張志軍

1.一種柔性可穿戴式應變傳感器的制備方法，其特征在于，所述傳感器包括兩條交叉的螺旋復合紗線，每條螺旋復合紗線的一端設有銅膠帶，兩個銅膠帶分別與銅導線相連，兩條交叉的螺旋復合紗線上下兩側均設有PDMS彈性膜；所述傳感器的長度不小于35mm；步驟如下：

（1）將氧化石墨烯溶于二甲基甲酰胺溶液中，密封條件下進行強力超聲處理，得到均勻分散的氧化石墨烯溶液；

（2）將干燥的聚丙烯腈粉末加入到步驟（1）得到的氧化石墨烯溶液中，于40-80℃下攪拌3-8h，得到紡絲溶液；

（3）將步驟（2）得到的紡絲溶液加入到注射泵中制備得到連續的納米纖維紗線；

（4）將步驟（3）得到的納米纖維紗線浸泡在三氯化鐵溶液中，處理30-100min，然后再浸泡在吡咯溶液中于0℃下處理1-5 h，取出后用去離子水清洗，然后置于30-90℃的真空烘箱中干燥，得到導電納米纖維紗線；

（5）將經步驟（4）制得的導電納米纖維紗線螺旋纏繞于彈性長絲上，得到螺旋復合紗線；

（6）取兩條螺旋復合紗線，將其一端分別固定銅膠帶，交叉后置于兩層PDMS彈性膜之間，然后將銅導線分別與銅膠帶相連后伸出PDMS彈性膜，完成柔性可穿戴式應變傳感器的制備。

2.如權利要求1所述的柔性可穿戴式應變傳感器的制備方法，其特征在于，所述螺旋復合紗線的制備方法為：通過共軛靜電紡成紗技術制備連續的納米纖維紗線，然后在紗中纖維表面原位聚合包覆一層聚吡咯導電聚合物獲得導電納米纖維紗線，將獲得的導電納米纖維紗線螺旋纏繞到彈性長絲的表面，完成螺旋復合紗線的制備。

3.如權利要求1所述的柔性可穿戴式應變傳感器的制備方法，其特征在于：所述納米纖維為直徑為100-300nm的聚丙烯腈纖維，聚丙烯腈的分子量不小于100000；納米纖維紗線的直徑為300-650μm。

4.如權利要求1所述的柔性可穿戴式應變傳感器的制備方法，其特征在于：所述步驟（2）中聚丙烯腈和氧化石墨烯的質量比為1：（0-0.05）；所述紡絲溶液聚丙烯腈的質量分數為8-15%。

5.如權利要求1所述的柔性可穿戴式應變傳感器的制備方法，其特征在于，所述步驟（3）中靜電紡絲的條件為：電壓為15-25 kV，紡絲溶液總流量為0.5-0.9 mL/h ，針頭的數目為4個，正負針頭溶液流量比1:0.3-1，正負針頭間的距離13-17.5 cm。

6.如權利要求1所述的柔性可穿戴式應變傳感器的制備方法，其特征在于：所述步驟（4）中三氯化鐵溶液和吡咯溶液的濃度均為50-80 mol/L。