[發明專利]一種可用于人體溫度信號實時監測的蠶絲基柔性傳感器的制備方法

在審

• 申請號: 202110276376.5
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113073463A
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 歐陽兆鋒;余厚詠;徐德文;唐東萍;宋儀
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: D06M11/13
• 分類號: D06M11/13;D06M11/74;D06M11/155;D06M15/37;D06M15/61;G01K13/20;D06M101/10
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 金杭

本發明提出了一種可用于人體溫度信號實時監測的蠶絲基柔性傳感器的制備方法，采用方法的要點是采用蠶絲為基質，配制一定濃度的中性鹽溶液對蠶絲表面進行微溶，形成三維立體空隙，而后以導電物質作為嵌入物進行組裝，得到具有三維導電網絡結構的導電蠶絲，最后根據使用環境和溫度傳感信號捕獲精度的需要將其織入面料，最終得到可實時監測體溫的智能傳感織物。該材料兼具柔性和傳感信號捕獲的能力，而且還擁有優異的穩定性、透氣性和導電性，可以進行信號捕獲定位和人體體溫信號監測，可穿戴電子設備和柔性電子皮膚等領域具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及智能織物的制備方法，特別涉及一種可用于人體溫度信號實時監測的蠶絲基柔性傳感器的制備方法，屬于柔性傳感織物的制備領域。

背景技術

隨著電子科學技術的快速發展，便攜式智能可穿戴電子產品逐步進入大眾視野，尤其在人體健康跟蹤和生理信號實時監測等方面嶄露頭角。為了滿足人們對健康身體和美好 生活的追求，越來越多的科研工作者立足于柔性電子領域，致力于研發可用于人體生理信號 監測的柔性可穿戴器件。但目前實際應用中的柔性傳感器存在成本高昂、信號傳輸精度差等 問題，因此如何研制一種制備簡單、高靈敏高捕獲能力的傳感器已成為目前一個的嚴峻挑戰。

蠶絲是一種天然蛋白質纖維，是人類利用最早的動物纖維之一。蠶絲是由兩根單纖維借絲膠粘合包覆而成，質輕而細長，光澤好，滑爽豐滿，強度高，斷裂伸長率較高，且 吸濕透氣，是制備柔性智能織物的理性選擇，在可穿戴應變傳感器、智能服裝等領域被廣泛應用。Yingying Zhang等人在期刊ACS Applied MaterialsInterfaces上發表的《Sheath-Core Graphite/Silk Fiber Made by Dry-Meyer-Rod-Coating for Wearable StrainSensors》文章(ACS Applied MaterialsInterfaces,2016,8:20894-20899.)介紹了以蠶絲作為基底材料，利用邁耶棒 涂覆法制備具有核殼結構的應變傳感器，該應變傳感器具有高柔性、高靈敏度、大工作范圍 等優勢，但其涂覆的導電物質容易脫落，導電網絡容易被破壞，使用壽命短。

本發明利用鹽溶液實現蠶絲的界面微溶，而后嵌入導電物質，形成具有三維導電網絡結構的導電蠶絲，最后采用編織技術制備柔性智能織物，用于人體體溫的實時監測。本發明旨在利用簡單、廉價、快速、高效的辦法將柔性電子技術與蠶絲纖維或織物結合起來，制備具有良好機械性能和優異功能性的柔性電子器件，具有廣闊的應用前景。通過本發明的 開展，有望在全織物基底上構建集導電、儲能、傳感為一體的柔性電子系統，可用于人體健 康監控。

(CN112378423A)提出自下而上依次疊加四層聚合物材料構筑柔性傳感器，但其使用的聚合物不可降解，且透氣性較差，容易引起皮膚疾病。基于此，本發明以蠶絲作為支撐材料，無毒無害，生物相容性高，而后將其界面微溶，再嵌入導電物質構筑三維導電網絡結構，得到導電蠶絲，隨后可以根據實際需要，選擇編織方式(如機織、針織等)和組織結構(如平紋、斜紋、緞紋、羅紋等)，制得智能織物傳感器。通過對柔性電子器件的研究可以 實現人體溫度等體征的實時監測，來實現早發現、早診斷、早治療和早隔離。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可用于人體溫度信號實時監測的蠶絲基柔性傳感器的制備方法，該方法制備簡單，流程短，產品性能穩定，且方便大規模生產。

一種可用于人體溫度信號實時監測的蠶絲基柔性傳感器的制備方法，其具體步驟如下：

(1)準備蠶絲，并用去離子水沖洗數次，得到洗凈的蠶絲；

(2)配制適當濃度的中性鹽溶液，在適宜溫度下攪拌適當時間，得到攪拌均勻的鹽溶液；

(3)配制適當濃度的導電懸浮液，室溫攪拌適宜時間至均一分散；

(4)將步驟(1)得到的洗凈蠶絲放入步驟(2)制得均勻的鹽溶液中，適宜溫度下靜置 一段時間，形成界面微溶的立體空隙；

(5)用去離子水沖洗步驟(4)得到的蠶絲數次，去除殘余的溶質；