[发明专利]抗湿度干扰的超疏水织物基压力传感器及其制备方法

说明书

本发明提供了一种抗湿度干扰的超疏水织物基压力传感器及其制备方法。该制备方法首先将织物在碱溶液中浸渍处理，增加织物表面的活性基团；然后在导电材料溶液中浸渍得到导电织物；接着将该导电织物浸渍于超疏水纳米金属氧化物颗粒分散液中，在导电织物表面形成一层超疏水性纳米级金属氧化物层，然后在其表面连接电极得到超疏水织物基压力传感器。本发明通过超疏水性纳米级金属氧化物层，在不降低传感器导电性和传感灵敏性的基础上，能够充分保护织物基压力传感器的导电层免受湿度干扰，从而提高织物基压力传感器在不同使用环境下的传感稳定性。

技术领域

本发明涉及可穿戴传感器技术领域，尤其涉及一种抗湿度干扰的超疏水织物基压力传感器及其制备方法。

背景技术

近年来，可穿戴传感器在人体健康的实时监测、智能机器人、医学检测等方面取得了巨大进展、显示了广阔的应用前景。其中，压阻式传感器在制作、组装和信号采集等方面具有明显的优势，例如灵敏度高、检测极限值低、耐久性好等。常规的可穿戴压阻式传感器由导电材料、柔性基板和电极组成。其中，基于纺织材料的柔性基材具有良好的透气性、柔韧性、机械性能、可大面积化、可编织性、穿着舒适等优点，且能够承受人体各种动作，如弯曲、拉伸、压扭。因此，成为可穿戴传感器基材的重要候选材料。

用于高效电荷转移的常规导电聚合物，例如聚吡咯、聚(3,4-乙烯二氧基噻吩):聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)等，通常需要掺杂亲水的盐类掺杂剂。在实际应用中，由于人体皮肤出汗、大气环境的相对湿度变化等测试环境的影响，特别考验传感器对测试环境的抗干扰性。如果传感器缺乏抗湿度干扰性，高灵敏度和高精度都将难以得到保障。此外，现阶段基于无氟疏水性抗干扰材料的织物基压力传感器的研究尚无报道。而基于PDMS基材或是PDMS保护层的压力传感器的透气性均十分低下，不利于穿着舒适性。

有鉴于此，有必要设计一种改进的抗湿度干扰的超疏水织物基压力传感器，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗湿度干扰的超疏水织物基压力传感器及其制备方法。通过溶液浸渍法在导电织物表面制备超疏水性纳米级金属氧化物层，该超疏水性纳米级金属氧化物层具有良好的抗湿度和液体干扰的功能，在不降低传感器导电性和传感灵敏性的基础上，充分保护织物基压力传感器的导电层免受湿度干扰。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种抗湿度干扰的超疏水织物基压力传感器的制备方法，包括以下步骤：

S1.将织物基材依次在去离子水、氢氧化钠溶液和去离子水中超声处理预设时间，然后取出自然晾干；

S2.将经步骤S1处理后的织物基材浸渍于导电材料溶液中，超声处理预设时间，然后取出烘干，得到导电棉织物；

S3.将步骤S2得到的所述导电织物浸渍于表面接枝改性的纳米金属氧化物颗粒的分散液中，超声处理0.5～30min，然后取出用去离子水清洗，再置于烘箱中进行烘干处理，得到超疏水导电织物；

S4.将步骤S3得到的所述超疏水导电织物的表面连接电极，得到超疏水织物基压力传感器。

作为本发明的进一步改进，在步骤S1中，所述织物基材为棉织物或涤棉混纺织物。

作为本发明的进一步改进，在步骤S1中，所述氢氧化钠溶液的浓度为1wt％～10wt％，所述织物基材在所述氢氧化钠溶液中的处理时间为1～10min。

作为本发明的进一步改进，在步骤S2中，所述导电材料溶液中导电材料的质量含量为1wt％～10wt％。

作为本发明的进一步改进，所述导电材料包括但不限于为PEDOT:PSS、聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚乙炔、石墨烯、碳纳米管、炭黑中的一种或多种。

作为本发明的进一步改进，在步骤S3中，所述表面接枝改性的纳米金属氧化物颗粒的分散液的固含量为2.5wt％～10wt％，分散溶剂为甲苯或N，N-二甲基甲酰胺。