[发明专利]一种新型柔性智能织物传感器及其制造方法

说明书

本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种新型柔性智能织物传感器及其制造方法。一种新型柔性智能织物传感器包括压敏材料层、电极层及保护层；利用静电纺丝技术制备出具有微凸点阵碳纳米纤维作为压敏材料层材料，使传感器具有优良的透气性和柔软性。在压敏材料层的两端的表面利用导电物包覆的纳米纤维网薄膜作为电极层；所述压敏材料层和电极层封装在所述保护层的内部。选用弹性模量更低的柔性高分子弹性聚合物材料制备柔性智能织物传感器的保护层，使柔性智能织物传感器具有灵敏度高、更柔软、厚度更轻薄且还能透气和耐水洗。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种新型柔性智能织物传感器及其制造方法。

背景技术

随着柔性电子学的发展，柔性传感技术已逐渐发展成为前沿高新技术，以其轻薄柔韧特性能贴附于各种不规则物体表面，在智能穿戴、医疗健康、消费电子、机器人、生物力学等领域具有广泛的应用前景。近年来，基于柔性传感技术的柔性压力传感器在灵敏度、线性度、滞后、响应、恢复时间等方面都有了进步。但市场应用还需要进一步提高柔性压力传感器的灵敏度、柔软性、厚度、透气性及耐水洗等性能，受限于目前的制造方法，很难制造出厚度在100μm以下的柔性传感器。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的柔性智能织物传感器的灵敏度、柔软性、厚度、透气性及耐水洗等性能达不到应用要求，且受限于目前的制造方法，很难制造出厚度在100μm以下的柔性传感器的缺陷，提供了一种灵敏度高，超薄且柔软性好的新型柔性智能织物传感器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种新型柔性智能织物传感器包括：

压敏材料层，所述压敏材料层是表面制备有微凸点阵的碳纳米纤维形成的微结构编织而成的碳纳米纤维织物；

电极层，所述电极层是在所述压敏材料层两端用导电物包覆的纳米纤维网薄膜；

保护层，所述保护层是低浓度的高分子弹性聚合物液体利用超声雾化喷涂技术制成的封装保护膜，所述压敏材料层和电极层封装在所述保护层的内部。

进一步地，所述碳纳米纤维由碳纳米材料与聚合物材料质量比为1:10-1:100的混合溶液通过静电纺丝装置制备而成。

进一步地，所述碳纳米材料为碳管或石墨烯或RGO。

进一步地，所述聚合物材料为酚醛树脂、聚丙烯酸树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚二甲基硅氧烷、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、有机硅树脂、聚酰亚胺、橡胶、乙烯-醋酸乙烯共聚物中的一种材料或多种材料混合而成。

进一步地，所述压敏材料层的厚度为0.1μm—1000μm。

进一步地，所述高分子弹性聚合物为PU、TPU、PDMS及硅胶中的一种，其液体的浓度为0-500cp。

进一步地，所述保护层的厚度为0.01μm-1000μm。

更进一步地，所述导电物材料为银、银纳米线、铜、金、PEDOT：PSS中的一种。

一种新型柔性智能织物传感器的制造方法，包括以下步骤：

S1、制作压敏材料层，将碳纳米材料与聚合物材料的混合溶液利用静电纺丝装置进行静电纺丝，制备出具有微凸点阵的碳纳米纤维，将具有所述微凸点阵的碳纳米纤维编织成碳纳米纤维织物作为压敏材料层；

S2、制作电极层，在压敏材料层的两端的表面利用导电物包覆的纳米纤维网薄膜作为电极层；

S3、制作保护层，将浓度为0-500cp的高分子弹性聚合物液体利用超声雾化喷涂技术在所述压敏材料层及电极层表面通过原位聚合形成柔性封装保护膜作为保护层；

S4、将所述电极层的导线从所述保护层上穿出。