[发明专利]双功能柔性传感器及其制备方法、可穿戴设备

权利要求书

1.一种双功能柔性传感器，包括：

碳化纤维层，掺杂有压电纳米颗粒；以及

柔性绝缘层，封装该掺杂有压电纳米颗粒的碳化纤维层。

2.根据权利要求1所述的双功能柔性传感器，其中：

所述碳化纤维层的纤维材料包括如下材料中的一种：聚丙烯腈纤维、酚醛树脂纤维；和/或

所述碳化纤维层的厚度介于50μm～500μm之间；和/或

所述碳化纤维的纤维直径介于200nm～1.5μm之间。

3.根据权利要求1或2所述的双功能柔性传感器，其中：

所述压电纳米颗粒包括如下材料中的一种或几种：钛酸钡、氧化锌、铁酸铋、锆钛酸铅、铌镁酸铅、偏铌镁酸纳；和/或

所述压电纳米颗粒的粒径介于5nm～100nm之间。

4.根据权利要求1至3任一项所述的双功能柔性传感器，其中，所述柔性绝缘层的材料包括如下材料中的一种：柔性硅胶或者聚二甲基硅氧烷。

5.根据权利要求1至4任一项所述的双功能柔性传感器，其中，该双功能柔性传感器作为压力传感器，实现自驱动的压力传感；或者该双功能柔性传感器作为曲率传感器，实现对弯曲的传感，所述弯曲表示弯曲量或弯曲状态；或者该双功能柔性传感器同时作为压力传感器和曲率传感器，同时实现对压力和弯曲的传感。

6.一种权利要求1至5任一项所述的双功能柔性传感器的制备方法，包括：

制备掺杂有压电纳米颗粒的纤维层；

碳化处理掺杂有压电纳米颗粒的纤维层，得到掺杂有压电纳米颗粒的碳化纤维层；以及

封装该掺杂有压电纳米颗粒的碳化纤维层，完成双功能柔性传感器的制备。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述制备掺杂有压电纳米颗粒的纤维层的步骤包括：

配置压电纳米颗粒和聚合物纤维材料的静电纺丝溶液，采用静电纺丝工艺对该静电纺丝溶液进行纺丝，制备得到掺杂有压电纳米颗粒的纤维层，其中，静电纺丝的温度介于15℃～30℃之间，湿度小于30％，纺丝电压介于1kV～25kV之间。

8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其中，所述碳化处理掺杂有压电纳米颗粒的纤维层，包括：将掺杂有压电纳米颗粒的纤维层置于惰性气体氛围中进行碳化处理，处理温度在250℃～1000℃之间，碳化时间为1～8小时。

9.一种可穿戴设备，包含至少一个权利要求1至5任一项所述的双功能柔性传感器。

10.根据权利要求9所述的可穿戴设备，其中：

该可穿戴设备为手套或指套，双功能柔性传感器设置于手指的指关节和/或指纹处，用于获取手指弯曲或是按压的活动；或者

该可穿戴设备为手环，双功能柔性传感器设置于手腕的脉搏处，用于监测脉搏跳动；或者

该可穿戴设备为脖套或者吊坠，双功能传感器设置于喉结处，用于监测人体吞咽动作；或者

该可穿戴设备为鞋套，双功能柔性传感器设置于鞋底，用于获取人体走路或跑步的参数。