[發明專利]一種仿毛毛蟲結構高靈敏智能傳感紗線及制備方法

在審

• 申請號: 202211690359.7
• 申請日: 2022-12-27
• 公開（公告）號: CN115948834A
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 叢洪蓮;賀海軍;萬小倩;馬丕波;蔣高明;夏風林
• 申請（專利權）人: 江蘇臻圈科技有限公司
• 主分類號: D02G3/42
• 分類號: D02G3/42;D02G3/44;D02G3/04
• 代理公司: 無錫市觀知成專利商標代理事務所(特殊普通合伙) 32591
• 代理人: 任月娜

本發明涉及一種仿毛毛蟲結構高靈敏智能傳感紗線及其制備方法，首先將壓電材料溶解于N,N?二甲基甲酰胺和丙酮的混合溶液中，配置成一定濃度的紡絲溶液；然后利用共軛靜電紡絲技術將壓電納米纖維包覆在第一導電紗線表面，制備復合導電紗線；最后利用雪尼爾花式紗線制備工藝將復合導電紗線與第二導電紗線加捻纏繞并將非導電的絨紗夾在兩者之間，制備仿毛毛蟲柔軟結構高靈敏智能傳感紗線。本發明制備的傳感紗線具有良好的柔性，第一、二導電紗線分別作為內外層電極輸出電壓信號，絨紗比較蓬松，可提高傳感靈敏度，同時對其內部的壓電傳感層和導電紗線有一定保護作用；本發明紗線可實現連續化、大規模制備；也可作為紗線原料織造智能柔性可穿戴紡織品。

技術領域

本發明屬于柔性傳感器技術領域，具體涉及一種仿毛毛蟲結構高靈敏智能傳感紗線及其制備方法。

背景技術

隨著科技的日益發展，我們進入了物聯網新時代。各種傳感器和執行器在物聯網新時代承擔著物品信息和數據的收集與共享功能，進而實現智能識別與管理，使得智能化新概念逐漸進入人們的生產生活中。近年來，智能紡織品、可穿戴電子產品、軟體機器人、電子皮膚等智能產品成為智能穿戴領域的研究熱點，它們都離不開柔性傳感器的支撐，并在一定程度上極大地促進了各種新型傳感器的發展，其中壓電傳感器就是其中發展迅速的一種類型。

壓電傳感器可將機械能轉換為電能，賦予了其自供電的特性，在柔性智能可穿戴領域有極大的發展潛力，可在能量收集、傳感器、執行器、健康監測和醫療保健設備中具有廣泛的應用。將壓電材料制備成壓電紗線，并直接集成到紡織品中將極大地保留織物的柔軟舒適性，并賦予紡織品智能化的特性。

現有使用壓電紗線制作的可穿戴設備壽命較短，這歸因于對內部使用的壓電紗線保護不足；同時現有的壓電紗線壓電傳感器性能靈敏度較低，親膚性、拒水、拒油性及保暖性不足，使用這些紗線制作的可穿戴設備舒適性不足，對人體微弱體征信號的采集有較大的限制；現有的壓電紗線生產流程較長，制備方法復雜，限制了連續化大規模生產。

發明內容

本發明是利用仿生原理，提供一種仿毛毛蟲結構高靈敏智能傳感紗線及其制備方法，解決現有可穿戴設備舒適性不足、對使用的導電紗線保護不足，壓電傳感器性能靈敏度不足，親膚性、拒水、拒油性、保暖性不足，不能連續化大規模生產的問題。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種仿毛毛蟲結構高靈敏智能傳感紗線制備方法，利用共軛靜電紡絲技術和雪尼爾花式紗線制備工藝，其特征在于依次包括以下步驟：

1）在室溫下，將壓電納米纖維溶解在一定配比的N,N-二甲基甲酰胺和丙酮的混合溶液中，在配置好的溶液中放入磁力攪拌子，并放置于容器中密封處理，將該容器放在恒溫水浴鍋中，恒溫加熱攪拌，靜置冷卻，得到紡絲溶液；

2）利用共軛靜電紡絲技術，將上述的紡絲溶液分別轉移到固定在注射泵上的正極注射器1和負極注射器2中，所述的正極注射器1針頭接正電壓，負極注射器2針頭接負電壓，緊鄰正極注射器1和負極注射器2設置旋轉漏斗3，正極注射器1和負極注射器2中的紡絲溶液在各自注射器針頭的泰勒錐頂點被加速噴出，在旋轉漏斗3下形成三維壓電納米纖維錐4，同時第一導電紗線5-1作為芯紗穿過旋轉漏斗3后進入三維壓電納米纖維錐4，再被卷繞輥6拉出，使得第一導電紗線5-1的表面被壓電納米纖維5-2均勻地包覆，然后通過第一筒子7收集，得到以第一導電紗線5-1為芯紗，壓電納米纖維5-2包覆的復合導電紗5；