[發明專利]一種應變傳感織物及其制備方法

有效

• 申請號: 202011221990.3
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112376274B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 畢曙光;姜偉冬;冉建華;蔡光明;程德山;權衡;倪麗杰
• 申請（專利權）人: 武漢紡織大學
• 主分類號: D06M15/15
• 分類號: D06M15/15;D06M11/74;D06M101/30;D06M101/34
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 王燦

本發明屬于應變傳感材料技術領域，具體涉及一種靈敏度高、應變傳感范圍寬的應變傳感織物的制備方法。本發明將絲膠蛋白和碳納米管的混合溶液超聲處理，制備的溶液加入表面活性劑制得碳納米管分散液，得到的絲膠蛋白非共價分散碳納米管具有優異的生物基優良性能，同時能夠長時間維持碳納米管分散液的穩定性，進而開拓了生物基納米材料的實際應用領域，而且本發明制備的應變傳感織物具有制備方法簡便，良好的生物相容性和廣泛的應用前景的優點，同時具有優異靈敏度和線性度、應變檢測范圍寬的特點，可應用于柔性可穿戴及身體各部位監測等領域。

技術領域

本發明屬于應變傳感材料技術領域，具體涉及一種靈敏度高、應變傳感范圍寬的應變傳感織物的制備方法。

背景技術

隨著社會的進步，智能織物在我們的生活隨處可見，與傳統的基于金屬和半導體材料的應變傳感器相比，應變傳感織物克服了其脆性的缺點，具有柔韌性和可拉伸性，在可穿戴顯示器、智能服裝、健康監測等領域擁有極大的潛力。碳納米管(CNT)由于其獨特的電性能，機械強度和高穩定性而被認為是用于智能織物的理想活性材料。然而，CNT的分散性差阻礙基于CNT的導電性開發。CNT由于彼此之間強烈的π-π相互作用而趨于緊密聚集，因此很難分散在液相中，尤其是在水中。

自聚集強烈影響基于CNT的導電均勻性，保質期和可加工性。目前已經采用化學修飾，例如氧化和聚合物接枝來改變CNT的表面性質，從而也改善了分散性。但是，化學修飾影響CNT的導電性，且昂貴的生物試劑和復雜的工藝限制了它們的大規模應用。此外，CNT被懷疑具有細胞毒性，限制了它們在智能穿戴中的應用。還有織物纖維與CNTs之間缺乏粘合性，導致耐久性差。在使用過程中，反復變形后，CNTs容易脫落。因此，需要更有效的方法來分散CNTs，改善其與纖維基材之間的粘合性，增強其生物相容性，便于大規模生產。

因此，如何提供一種將碳納米管進行適當改性，并將其應用于制備靈敏度高、應變傳感范圍寬的應變傳感織物的方法是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

本發明目的在于提供一種應變傳感織物的制備方法，該制備方法操作簡單，條件溫和，成本低。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種應變傳感織物的制備方法，包括以下步驟：

(1)將碳納米管和絲膠蛋白加入40-60ml去離子水中進行超聲分散，隨后加入表面活性劑，磁力攪拌后再離心，制得碳納米管分散液；

(2)將彈性織物放在含有丙酮溶液的索氏提取器中，升溫至50-70℃，穩定回流2-5小時，得到預處理彈性織物；

(3)將步驟(2)得到的預處理的彈性織物浸漬到碳納米管分散液中，浸漬4-8min，隨后使織物放入烘箱烘干，干燥溫度50-70℃，待完全固化干燥取出；

(4)將兩根銅導線分別連接干燥的彈性織物兩端，即得應變傳感織物。

優選的，所述步驟(1)中碳納米管和絲膠蛋白的添加總量為200-300mg，按照質量比1:1～19添加。

優選的，所述步驟(1)中超聲條件為280-290w，時間為50-70min。

優選的，所述步驟(1)在進行探針超聲處理后的碳納米管和絲膠蛋白混合溶液加入表面活性劑磁力攪拌10-30min，在2000-2500rpm下離心5-6min，即得碳納米管分散液。

優選的，所述步驟(1)中表面活性劑濃度為1mg/ml。

優選的，所述步驟(2)的彈性織物是錦氨綸。

本發明的另一目的在于提供一種應變傳感織物，該應變傳感織物靈敏度高、檢測范圍寬和良好的生物相容性。

經由上述的技術方案可知，與現有技術相比，本發明有益效果如下：