[發(fā)明專利]一種紡織離子傳感器及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110023740.7
• 申請(qǐng)日: 2021-01-08
• 公開（公告）號(hào): CN112656409B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周杰;馬輝;張劍;周青青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 嘉興學(xué)院
• 主分類號(hào): A61B5/145
• 分類號(hào): A61B5/145
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 趙琪

本發(fā)明提供了一種紡織離子傳感器及其制備方法與應(yīng)用，屬于紡織傳感技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供的紡織離子傳感器包括織物，以π?π堆積結(jié)合組裝在所述織物上的氨基富勒烯和還原氧化石墨烯。由于氨基富勒烯具有缺電子芳烴的典型特性，在水溶液中具有很強(qiáng)的吸電子能力和水合能力；同時(shí)，氨基富勒烯在溶液中對(duì)不同的離子具有不同的水合能力，這導(dǎo)致溶液中不同離子和氨基富勒烯之間的結(jié)合能力不同。因此，溶液中不同離子或離子濃度與氨基富勒烯結(jié)合會(huì)產(chǎn)生一定的差異；進(jìn)而使紡織離子傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)汗液中離子的監(jiān)測(cè)。本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案所述的紡織離子傳感器的制備方法，本發(fā)明提供的制備方法操作簡(jiǎn)單。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及紡織傳感技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種紡織離子傳感器及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

基于織物的傳感器具有良好的透氣性、靈活性、可編織性、低成本和易于大面積應(yīng)用等特點(diǎn)，使得它們?cè)谠S多領(lǐng)域，如健康、體育、娛樂和生物醫(yī)學(xué)科學(xué)中具有重要的應(yīng)用。特別是在健康領(lǐng)域，這些基于織物的傳感器可以實(shí)現(xiàn)人體運(yùn)動(dòng)的檢測(cè)和感應(yīng)，如溫度、皮膚濕度、心率、血壓等。這種織物傳感器可以通過涂層法、電鍍法、浸漬法和軋烘焙等方法來制備。金屬基復(fù)合材料、有機(jī)導(dǎo)電聚合物和碳基材料通常用于制備這些傳感器。其中，使用最廣泛的碳基材料是石墨烯，其耐高低溫、耐酸、耐堿，表面還具有大量的活性基團(tuán)使其易于粘附在纖維表面。因此，石墨烯在基于織物的傳感器的設(shè)計(jì)與開發(fā)中起著重要的作用而成為研究的熱點(diǎn)。

目前，由石墨烯制造的基于織物的傳感器通常用于應(yīng)變傳感和人類運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)。黃等人(T.Huang,S.Yang,P.He,J.Sun,S.Zhang,D.Li,Y.Meng,J.Zhou,H.Tang,J.Liang,G.Ding,X.Xie,Phase-Separation-Induced PVDF/Graphene Coating on Fabrics towardFlexible Piezoelectric Sensors,ACS Applied MaterialsInterfaces 10(36)(2018)30732-30740.)將聚氟乙烯(PVDF)與石墨烯混合和分散在N-甲基苯丙胺中，然后涂覆各種織物(尼龍、組織、棉花、竹纖維和亞麻)，該織物壓電傳感器可以輸出高電壓，具有34V·N^-1靈敏度和0.6mN測(cè)試閾值，對(duì)人體運(yùn)動(dòng)具有良好的監(jiān)測(cè)效果。同樣，劉等人(W.Liu,Y.Huang,Y.Peng,M.Walczak,D.Wang,Q.Chen,Z.Liu,L.Li,Stable Wearable Strain Sensors onTextiles by Direct Laser Writing of Graphene,ACS Applied Nano Materials 3(1)(2020)283-293)使用紫外直接處理聚酰亞胺織物上的石墨烯，以制備具有應(yīng)變傳感功能的復(fù)合織物，這種織物基傳感器表面具有大量的三維多孔石墨烯，織物電阻只有20Ω/平方，當(dāng)應(yīng)變小于4％(GFmax＝27)時(shí)，傳感器具有良好的線性度、低閾值(應(yīng)變＝0.08％)、高靈敏度和高穩(wěn)定性。此外，基于石墨烯織物的傳感器也可用于傳感的其他方面，如溫度和濕度。Lee的研究團(tuán)隊(duì)(T.Q.Trung,H.S.Le,T.M.L.Dang,S.Ju,S.Y.Park,N.-E.Lee,Freestanding,Fiber-Based,Wearable Temperature Sensor with Tunable ThermalIndex for Healthcare Monitoring,7(12)(2018)1800074)通過簡(jiǎn)單的濕紡工藝準(zhǔn)備了石墨烯基纖維，然后將它們編織成各種紡織品，以制備具有耐磨性和調(diào)溫性的溫度傳感器，傳感器具有快速響應(yīng)速度(7s)和快速溫度恢復(fù)時(shí)間(20s)，在外力拉伸形變時(shí)還可以保持響應(yīng)能力。Li等人(B.Li,G.Xiao,F.Liu,Y.Qiao,C.M.Li,Z.Lu,A flexible humidity sensorbased on silk fabrics for human respiration monitoring,Journal of MaterialsChemistry C 6(16)(2018)4549-4554.)使用電鍍和噴涂方法將氧化石墨烯附著在絲綢織物上，以制備和組裝一種靈敏的濕度傳感器，該傳感器可以準(zhǔn)確檢測(cè)人體呼吸速率，包括有效區(qū)分正常呼吸、深呼吸和快速呼吸；同時(shí)，這種織物濕度傳感器也具有優(yōu)異的抗彎曲性。可以看出，基于織物傳感器在智能可穿戴方面具有巨大的應(yīng)用潛力，有望在醫(yī)療、醫(yī)用監(jiān)測(cè)等健康領(lǐng)域得到進(jìn)一步研究和發(fā)展。