[发明专利]一种用于压力传感的双捻结构纱线三维阵列及其制备方法

权利要求书

1.一种用于压力传感的双捻结构纱线三维阵列，其技术特征在于包含平行排列和十字交叉排列的双捻结构功能纱线，其中所述功能纱线的数目至少为9根，同一个平面的所述双捻结构功能纱线相互等距离平行排列，相邻两个平面上的所述双捻结构功能纱线呈十字交叉分布，每一个平面具有相同根数的所述双捻结构功能纱线，所述双捻结构功能纱线构成一个三维阵列，所述双捻结构功能纱线相互之间不连接，并整体填埋于PDMS(聚二甲基硅氧烷)中；所述双捻结构纱线包含了两根相互螺旋缠绕的碳纳米管包覆棉线，其中一根碳纳米管包覆棉线的碳纳米管包覆层厚度均匀分布，另外一根碳纳米管包覆棉线的碳纳米管包覆层厚度从一端到另外一端线性增加，呈梯形分布；其中所述碳纳米管为PEDOT:PSS(聚3，4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐)包覆的单壁碳纳米管，所述单壁碳纳米管的直径为3纳米，长度为10微米，所述PEDOT:PSS包覆层的厚度为2纳米。

2.一种用于压力传感的双捻结构纱线三维阵列的制备方法，其技术特征在于包含以下制备步骤：第一步，取5毫升重量比为1％的PEDOT:PSS(聚3，4-乙烯二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸盐)水溶液，加入等体积5毫升水进行稀释，混合均匀后，加入100毫克单壁碳纳米管，混合均匀，保持恒温20摄氏度，超声分散30分钟，得到PEDOT:PSS包覆的单壁碳纳米管混合液；第二步，将棉线分别用丙酮，乙醇和去离子水分别浸泡清洗2次并用氮气吹干，然后将整根棉线完全浸泡于第一步得到的PEDOT:PSS包覆的单壁碳纳米管混合液中，十秒钟后，取出，在氮气保护下，在85摄氏度的烘箱中快速干燥30秒，再重复该浸泡和干燥的步骤100次，得到碳纳米管包覆层厚度均匀分布的碳纳米管包覆棉线；第三步，另取同样长度的棉线，分别用丙酮，乙醇和去离子水分别浸泡清洗2次并用氮气吹干，然后将整根棉线完全浸泡于第一步得到的PEDOT:PSS包覆的单壁碳纳米管混合液中，十秒钟后，取出，在氮气保护下，在85摄氏度的烘箱中快速干燥30秒，然后将棉线垂直悬挂，一端固定在支架上，另一端系上一个重量为10克的铁块，将99％长度的棉线浸泡于第一步得到的PEDOT:PSS包覆的单壁碳纳米管混合液中，十秒钟后，取出，在氮气保护下，在85摄氏度的烘箱中快速干燥30秒，重复该浸泡和干燥步骤，且每次棉线浸泡的长度逐次减少1％，得到碳纳米管包覆层厚度从一端到另外一端线性增加，层梯形分布的碳纳米管包覆棉线；第四步，取第二步和第三步制备的碳纳米管包覆棉线各一根，相互螺旋缠绕扭合成一根，其中每1厘米长度相互缠绕3圈，制备得到双捻结构的功能纱线；第五步，取9根第四步制备得到的双捻结构功能纱线，分3层，每层3根固定在一个立体框架上，其中每一层包括3根等距并排的双捻结构功能纱线，相邻层的双捻结构功能纱线相互之间成十字交叉排列，将PDMS(聚二甲基硅氧烷)的主剂和硬化剂以10:1的比例混合后，填充于整个立体框架中，在90摄氏度的烘箱中固化，30分钟后取出，得到一个用于压力传感的双捻结构纱线三维阵列。