[發(fā)明專利]一種機(jī)織結(jié)構(gòu)電阻式含碳纖維織物傳感器制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910463622.0
• 申請(qǐng)日: 2019-05-30
• 公開（公告）號(hào): CN110230142B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 洪興華;于偉東;金子敏;唐艷軍;陶晨;侯敏;黃卿;胡伊麗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江理工大學(xué)
• 主分類號(hào): D03D15/275
• 分類號(hào): D03D15/275;D03D15/50;G01B7/16;D06M15/11;D06M15/263
• 代理公司: 北京科家知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11427
• 代理人: 陳娟

本發(fā)明公開了一種機(jī)織結(jié)構(gòu)電阻式含碳纖維織物傳感器及其應(yīng)用，該織物傳感器由以下步驟組成：選擇一種高性能介電纖維和碳纖維，織成織物，作為傳感器主體，測(cè)試并計(jì)算其電磁屏蔽效能、頻率選擇特性和電阻應(yīng)變特性，根據(jù)所需的工作頻率和要達(dá)到的屏蔽效能，主要通過設(shè)計(jì)碳纖維的織入量，其次通過經(jīng)緯向碳纖維和經(jīng)緯向介電纖維的排布和分布均勻性，本發(fā)明涉及柔性電子器件以及功能和智能紡織品技術(shù)領(lǐng)域。該機(jī)織結(jié)構(gòu)電阻式含碳纖維織物傳感器及其應(yīng)用，以機(jī)織方式將高性能導(dǎo)電碳纖維和高性能介電纖維構(gòu)筑出可以變形的高強(qiáng)度紡織結(jié)構(gòu)材料，通過紡織多層次結(jié)構(gòu)及其變形，實(shí)現(xiàn)了一種兼具應(yīng)變傳感，電磁屏蔽及頻率選擇等功能的織物傳感器。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及柔性電子器件以及功能和智能紡織品技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種機(jī)織結(jié)構(gòu)電阻式含碳纖維織物傳感器制造方法。

背景技術(shù)

具有感知能力的智能織物在許多應(yīng)用中都很有價(jià)值，比如壓縮療法監(jiān)測(cè)，感應(yīng)手套功能掌握識(shí)別和運(yùn)動(dòng)傳感，手的姿勢(shì)和手勢(shì)監(jiān)測(cè)，膝關(guān)節(jié)角度測(cè)量，動(dòng)作捕捉，中風(fēng)病人治療評(píng)估，腰椎曲度監(jiān)測(cè)，身體姿勢(shì)和手勢(shì)分析，生物力學(xué)變量監(jiān)測(cè)、慢性心肺疾病監(jiān)測(cè)，心肺監(jiān)測(cè)跡象，精神健康緩解監(jiān)測(cè)和其他健康相關(guān)應(yīng)用。

智能織物通常涉及傳統(tǒng)織物的功能材料涂層，如導(dǎo)電材料(如碳納米管、石墨烯、導(dǎo)電聚合物等)，但涂層織物在織物洗滌過程中的耐久性值得關(guān)注。另一種方法是將傳感器集成到織物中，傳感器的耐久性、單一功能、有限的功能區(qū)域和成本令人擔(dān)憂。本發(fā)明涉及一種不同的織物傳感器，即使用機(jī)織結(jié)構(gòu)含碳纖維混雜織物作為傳感器，這種傳感器兼具應(yīng)變傳感功能，電磁屏蔽及頻率選擇功能等，克服了上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

（一）解決的技術(shù)問題

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種機(jī)織結(jié)構(gòu)電阻式含碳纖維織物傳感器制造方法，解決了傳感器兼具應(yīng)變傳感功能，電磁屏蔽及頻率選擇功能不完善的問題。

（二）技術(shù)方案

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種機(jī)織結(jié)構(gòu)電阻式含碳纖維織物傳感器制造方法，該織物傳感器由以下步驟組成：

步驟1：選擇一種高性能介電纖維和碳纖維，織成織物，作為傳感器主體，測(cè)試并計(jì)算其電磁屏蔽效能、頻率選擇特性和電阻應(yīng)變特性；

步驟2：根據(jù)所需的工作頻率和要達(dá)到的屏蔽效能，主要通過設(shè)計(jì)碳纖維的織入量，其次通過經(jīng)緯向碳纖維和經(jīng)緯向介電纖維的排布和分布均勻性，與所述高性能介電纖維織造成織物傳感器，實(shí)現(xiàn)電磁屏蔽；

步驟3：根據(jù)所需要達(dá)到的屏蔽效能和頻率選擇要求，主要通過設(shè)計(jì)碳纖維經(jīng)緯向碳纖維和經(jīng)緯向介電纖維的排布和機(jī)織組織單元形狀與尺寸，其次通過碳纖維的織入量，與所述高性能介電纖維織造成織物傳感器，實(shí)現(xiàn)電磁屏蔽選擇特性，即對(duì)電磁波在特定頻率的高透過或特定頻率的高吸收；

步驟4：根據(jù)所需要達(dá)到的電阻應(yīng)變特性，主要通過設(shè)計(jì)經(jīng)緯向碳纖維平行排布、纖維間的接觸和交織，即從形變時(shí)產(chǎn)生距離變化到形變時(shí)產(chǎn)生接觸數(shù)量和接觸面積變化再到形變時(shí)產(chǎn)生接觸和滑移，而不通過碳纖維伸長，與所述高性能介電纖維織造成織物傳感器，實(shí)現(xiàn)拉伸、刺壓、扭轉(zhuǎn)和擺動(dòng)等應(yīng)變時(shí)電阻明顯變化且存在特定對(duì)應(yīng)規(guī)律的織物傳感器；

其中，所述碳纖維和介電纖維均為高性能纖維，織造成的傳感器織物強(qiáng)度均不低于200MPa，并可作為復(fù)合材料基材。

優(yōu)選的，機(jī)織織物傳感器包括經(jīng)緯向碳纖維、經(jīng)緯向介電纖維混織布和電極，碳纖維至少織入傳感織物經(jīng)向和緯向的至少一項(xiàng)，至少兩個(gè)電極。