[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

说明书

本发明公开了一种用于进行压力传感的具有双捻结构的功能纱线三维阵列以及这种功能纱线三维阵列的制备方法。这种功能纱线三维阵列由PDMS作为支撑，和填埋其中的平行排列和十字交叉排列的双捻结构功能纱线共同组成，所述双捻结构纱线包含了两根相互螺旋缠绕的PEDOT:PSS包覆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；所述制备方法包含了两种不同的碳纳米管包覆棉线的制备，双捻结构功能纱线的制备和三维阵列的制备等步骤。

技术领域

本发明涉及一种用于压力传感的双捻结构的功能纱线三维阵列，及其这种双捻结构功能纱线三维阵列的制备方法。

背景技术

对三维方向上的压力进行传感，常用的手段是使用位于三维空间上的传感点阵列进行感应，传输和分析，从而获得有关压力的大小和位置信息。但这种点阵列的缺点在于需要较多的连接和传输通道，需要较为复杂的结构设计。如何用最简单的结构和最少的电路连接，快速实时的获得三维方向上压力大小和位置信息，是该领域的热点和难点。利用碳纳米管承受压力时自身截面形变时产生的电阻变化或不同碳纳米管相互之间的接触电阻的变化，通过合理的结构设计，测试在压力下电流变化，从而实现对所承受压力的感测。

发明内容

本发明的目的是制备一种用于压力传感的双捻结构的功能纱线三维阵列。其特点在于利用二维的双捻结构的功能纱线，替代一排压力传感点阵的结构设计，从而减少电路连接和传输通道，用更为简单的结构实现三维空间上压力大小和位置的感测。

这种功能纱线三维阵列包含了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，可以是9根，16根或者25根；同一个平面上的所述双捻结构功能纱线相互等距离平行排列，其距离与相邻两个平面的距离相同，而且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，每一个平面又具有相同根数的所述双捻结构功能纱线，最少为3根，可以是3根，4根或者5根；所述双捻结构功能纱线构成一个三维阵列，并整体填埋于PDMS(聚二甲基硅氧烷)中；所述每一根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。