[发明专利]一种织物压力感应阵列

说明书

本发明公开了一种织物压力感应阵列，所述织物压力感应阵列为由导电丝线和绝缘丝线交织而成的机织物结构，所述导电丝线包括纬向导电丝线和经向导电丝线，所述绝缘丝线包括纬向绝缘丝线和经向绝缘丝线，相邻的纬向导电丝线被不少于一根纬向绝缘丝线彼此隔开，相邻的经向导电丝线被不少于一根经向绝缘丝线彼此隔开，其特征在于，所述导电丝线为包括聚合物材质的芯层和导电复合材料的皮层构成的皮芯结构，所述皮层具有压阻效应，纬向导电丝线与经向导电丝线的相交处形成压力感应单元。所述织物压力感应阵列可用于测量施加在其上的压力的大小及分布。本发明提升了柔性压力感应阵列的机械性能，具有很好的透气性和穿戴舒适性，适于快速规模化制备。

技术领域

本发明涉及用于测量施加在表面上的压力的大小及分布的柔性传感器，特别是涉及一种织物压力感应阵列，属于功能性纺织品技术领域。

背景技术

压力传感器是能够感受压力信号，并能够按照一定的规律将其转换成可以输出的电信号的器件或装置。传统的压力传感器主要是机械结构型的器件，以弹性元件的形变指示压力，但这种结构尺寸大、质量重，且不能提供电学输出。随着半导体技术的发展，半导体压力传感器应运而生，例如授权公告日为2016年4月13日、授权公告号为CN 103063350 B、名称为《MEMS压力传感器阵列、其制作方法及压力测量方法》的中国发明专利公开了一种具有半导体衬底的MEMS压力传感器阵列。这类压力传感器的特点是体积小、质量轻、精度高、温度特性好，但其具有较高的硬度，难以发生弯曲变形以适应形状不规则的物体例如人体的测量需求。近年来，随着柔性电子技术的发展，出现了以聚合物薄膜为基底的柔性压力传感器及其阵列，例如文献《柔性力敏薄膜及阵列压力传感器的研究》报道了一种以热塑性聚氨酯为基体材料、高导电性碳黑为导电填料的柔性力敏薄膜制成的压力传感器阵列。这类压力传感器虽然可以发生弯曲变形以测量形状不规则的物体所施加的压力，但其材质仍然不够柔软，且透气性较差，在与人体相接触时仍无法提供充分的舒适性，甚至会对人体皮肤产生刺激的感觉，同时存在制备流程繁琐、难以规模化加工、难以集成至纺织品中以及在使用过程中容易产生分层剥离现象的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：以聚合物薄膜为基底的柔性压力传感器及其阵列透气性与舒适性差，以及制备流程繁琐、难以规模化加工、难以集成至纺织品中和在使用过程中容易产生分层剥离现象的问题。

为了解决上述问题，本发明的技术方案是提供一种织物压力感应阵列，所述织物压力感应阵列为由导电丝线和绝缘丝线交织而成的机织物结构，所述导电丝线包括纬向导电丝线和经向导电丝线，所述绝缘丝线包括纬向绝缘丝线和经向绝缘丝线，相邻的纬向导电丝线被不少于一根纬向绝缘丝线彼此隔开，相邻的经向导电丝线被不少于一根经向绝缘丝线彼此隔开，其特征在于，所述导电丝线为包括聚合物材质的芯层和导电复合材料的皮层构成的皮芯结构，所述皮层具有压阻效应，纬向导电丝线与经向导电丝线的相交处形成压力感应单元。所述织物压力感应阵列可用于测量施加在其上的压力的大小及分布。

优选地，所述导电复合材料包括基体及导电填料。

更优选地，所述的基体采用聚氨酯、聚酯、聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚氟乙烯和聚乙烯酸酯中的至少一种。

更优选地，所述的导电填料采用碳黑纳米粒子、石墨、石墨烯、碳纳米管、银粉、铜粉、镍粉、铝粉、锌粉、铁粉和金粉中的至少一种。

优选地，所述的聚合物采用聚氨酯、聚酯、聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚氟乙烯和聚乙烯酸酯中的至少一种。

优选地，所述的导电丝线的制造方法采用湿法纺丝、熔融纺丝、干法纺丝和干湿法纺丝中的至少一种。

优选地，所述的绝缘丝线为单丝或复丝。

优选地，所述的绝缘丝线为长丝纱或短纤纱。