[发明专利]一种透气防水的多响应织物传感器

说明书

本发明公开了一种透气防水的多响应织物传感器。从内而外包括柔性弹力织物基体、界面层、功能层和保护层，其中，界面层为聚多巴胺层，功能层为MXene网络，保护层为聚二甲基硅氧烷，本发明通过对弹力织物进行聚多巴胺界面改性，接着利用MXene分散液对其进行浸渍修饰，最后利用聚二甲基硅氧烷进行疏水处理得到基于MXene的织物传感器。本发明的传感器不仅透气防水，而且可以在不同外界应变与温度下表现出相应的电阻响应；制备方法简单，可大规模生产，且多响应织物传感器件具有优秀的传感性能与良好的环境稳定性，在智能可穿戴服装领域大有可为。

技术领域

本发明涉及一种具有光热响应、温度传感、应变传感的透气防水可穿戴织物传感器，属于功能高分子复合材料制备技术领域。

背景技术

5G通讯的发展促进了万物互联时代的到来，这也对智能可穿戴电子产品提出了更高的要求，传统可穿戴设备都依托于电子机械的陀螺仪和加速度计合成的传感装置。但是此类传感设备具有成本昂贵，仪器复杂且测试单一的问题。为了克服这些困难，柔性可穿戴电子应运而生。如何设计轻薄，柔性，性能多种多样的智能可穿戴电子是人们越来越聚焦的研究方向。

如今文献报道的柔性可穿戴电子的制备方法一般选取高分子柔性基底与金属纳米材料、碳材料（碳纳米管、石墨烯等）和导电高分子进行复合，然而，碳纳米管和石墨烯通常会在高分子基体上产生聚集，金属纳米颗粒/纳米线价格昂贵且容易腐蚀，本征导电聚合物的导电性不够理想且不稳定。随着2D材料的发展，二维过渡金属碳化物（MXene）材料应运而生且越来越吸引人们的关注，由于其独特的性质，如类金属的高导电性、大的比表面积、2D层状结构和表面丰富的亲水官能团，因此在可穿戴电子领域表现出极大的潜在应用。例如：Liu等人通过层层喷涂组装策略，制备了一种柔性的MXene/AgNW复合织物，可应用于电磁干扰屏蔽和湿度监测（Liu L X, Chen W, Zhang H B, et al. Flexible andMultifunctional Silk Textiles with Biomimetic Leaf‐Like MXene/Silver NanowireNanostructures for Electromagnetic Interference Shielding, HumidityMonitoring, and Self‐Derived Hydrophobicity[J]. Advanced FunctionalMaterials, 2019, 29(44): 1905197.）；Cao等人利用3D打印的方法开发出了具有优异光热、电热和电机械响应的多功能MXene基纤维和纺织品，大大扩展了MXene材料的应用领域（Cao W T, Ma C, Mao D S, et al. MXene‐Reinforced Cellulose Nanofibril Inksfor 3D‐Printed Smart Fibres and Textiles[J]. Advanced Functional Materials,2019, 29(51): 1905898.）。

但是根据实际应用情况，一些研究人员发现MXene易于在空气中氧化，相应的性能也随之降低，这已经成为了制约MXene应用的至关重要的问题。此外MXene与高分子基体之间的界面作用弱也是一个不可忽视的问题。更重要的是能否借助一个器件完成多项工作即多功能性对柔性器件的发展具有重要的意义。

发明内容

本发明的主要目的在于提供了一种具有光热响应、温度传感、应变传感的透气防水可穿戴织物传感器及其制备方法，为制备多功能复合材料提供一种解决方法。该方法制备的多响应织物传感器透气疏水，能使穿戴者维持舒适的同时还便于清洁，能对外界的光、温度与机械运动做出相应的响应，在可穿戴智能服装领域具有广阔的前景。

本发明提供了一种基于MXene的透气防水多响应织物传感器，从内而外包括柔性弹力织物基体、界面层、功能层和保护层，其中，界面层为聚多巴胺层，功能层为MXene网络，保护层为聚二甲基硅氧烷。

本发明提供了一种基于MXene的透气防水多响应织物传感器的制备方法，包括：