[發明專利]一種柔性織物傳感器結構及其制備方法

有效

• 申請號: 202111349550.0
• 申請日: 2021-11-15
• 公開（公告）號: CN113943997B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 趙健偉;王花娥;于曉輝;張楠;程娜
• 申請（專利權）人: 嘉興學院
• 主分類號: D04B1/14
• 分類號: D04B1/14;D04B1/00;D04B1/16;D04B1/22
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 張菊萍

本發明公開了一種柔性織物傳感器結構及其制備方法，涉及柔性傳感器技術領域。本發明提供的一種柔性織物傳感器結構及其制備方法，通過以滌綸纖維長絲和石墨烯纖維長絲并線得到混合導線紗線，采用1+1羅紋結構，NP值區間為[8.8,9.3)，線圈橫密度區間為(57.0,61.0]縱行/10cm，線圈縱密度區間為[56.7,60.7)橫列/10cm的編織參數編織得到柔性織物傳感器結構，通過編織結構的選擇以及編織密度的設計克服緯平針織物與羅紋織物在傳感性能上的缺陷，從而解決現有柔性織物傳感器結構無法兼具良好的響應靈敏度和響應穩定性的技術問題，使得制得的柔性織物傳感器結構能夠兼具良好響應靈敏度和響應穩定性。

技術領域

本發明涉及柔性傳感器技術領域，特別涉及一種柔性織物傳感器結構及其制備方法。

背景技術

近年來，隨著遠程醫療和移動監護需求的不斷提高，可穿戴生理監測設備的研究進展迅速。傳統的硬件傳感器，因剛度大、敏感性低、傳感范圍小（5%）等缺陷極大限制了其在智能可穿戴領域的應用。而柔性織物傳感器具有質量小、柔性好、可拉伸、舒適性好等特性，在智能可穿戴領域具有獨特的優勢。

織物根據編織方式通常分為機織物和針織物兩種，其中，針織物因其特殊的線圈結構而具有良好的柔軟性、延伸性、彈性及恢復性等性能，故被廣泛用于柔性織物傳感器的研制。柔性織物傳感器的制作方法有涂敷法和編織法，其中，涂敷法是將高分子導電聚合材料以模壓、沉積、印花等形式加工到織物表面，制備的柔性織物傳感器靈敏度高、線性度好、測量范圍廣，其缺點是不耐摩擦和洗滌，重復性和耐用性較差。而編織法是將導電紗線直接編織到織物中，與涂敷法相比，用編織法制備的柔性織物應變傳感器具有較高的靈敏度和線性度，織物彈性貼身、手感好，耐用性、耐洗滌性良好，是用于人體監測等智能服裝的柔性織物傳感器的更優選擇。

目前，編織法制備柔性織物傳感器主要采用針織緯編技術，緯編針織傳感器主要采用緯平針組織和羅紋組織兩種結構，織物結構的導電機理符合六角線圈電阻模型，其中包含2個紗線間接觸電阻和3個紗線長度電阻，線圈的相互串套連接構成一個復雜的導電網絡，使得織物在受力拉伸過程中，由于織物結構的改變導致紗線間接觸電阻和長度電阻的改變，進而引起織物電阻的相應變化。

在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術存在以下技術問題：

不同組織結構的織物對拉伸應變的響應不同，相同制備材料前提下，緯平針織物傳感器的響應靈敏度比羅紋織物傳感器高，但穩定性不及羅紋織物好，柔性織物傳感器無法兼具良好的響應靈敏度和響應穩定性。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種柔性織物傳感器結構及其制備方法，用于解決現有柔性織物傳感器無法兼具良好響應靈敏度和響應穩定性的技術問題，本發明經過大量創造性實驗研究，以滌綸纖維長絲和石墨烯纖維長絲并線得到混合導線紗線，采用1+1羅紋結構以及適當的編織密度參數編織得到柔性織物傳感器結構，使得制得的柔性織物傳感器結構能夠兼具良好響應靈敏度和響應穩定性。本發明的技術方案如下：

根據本發明實施例的第一個方面，提供一種柔性織物傳感器結構，其特征在于，所述柔性織物傳感器結構由混合導電紗線采用1+1羅紋結構編織所得，所述混合導電紗線為6根石墨烯纖維長絲與8根滌綸纖維長絲并線所得，所述導電針織物的NP值區間為[8.8,9.3)，線圈橫密度區間為(57.0,61.0]縱行/10cm，線圈縱密度區間為[56.7,60.7)橫列/10cm。

優選的，所述導電針織物的NP值為9.0，線圈橫密度為59.8縱行/10cm，線圈縱密度為58.8橫列/10cm。

優選的，所述石墨烯纖維長絲為FDY，線密度為80D/36f，電阻率為2.2×10⁴Ω·mm。

優選的，所述滌綸纖維長絲為FDY，線密度為83D/24f。

根據本發明實施例的第二個方面，提供一種柔性織物傳感器結構的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：