[发明专利]一种压阻传感织物的制备方法及应用

说明书

本公开提供一种压阻传感织物的制备方法，包括：S1，将MXene材料溶解于有机溶剂中，得到MXene溶液；S2，将空气层面料织物置于MXene溶液中搅拌，使MXene材料填充于空气层面料织物的中空部分；S3，将空气层面料织物烘干，并将甲油胶涂覆于空气层面料织物表面，得到压阻传感织物。本公开的制备方法以空气层面料为填充基底，MXene二维材料为填充物，可以实现肢体大幅运动的检测，还可以实现对微小脉搏和呼吸信号的实时监测。

技术领域

本公开涉及柔性传感技术领域，具体涉及一种压阻传感织物的制备方法及应用。

背景技术

由于柔性电子技术与人工智能的发展与结合，可穿戴传感已经成为近几年来研究的热点，尤其是可穿戴传感在健康监测方面的应用得到了重点关注。目前市场上常见的可穿戴设备主要有电子手环/手表、无线耳机、智能戒指、混合现实眼镜等，其中，电子手环、手表在人体日常的健康监测中起到了一定的辅助作用。在可穿戴研究领域，包括薄膜和织物在内的柔性压力传感近几年取得了迅猛的发展。薄膜类传感最大的特点是轻便、灵敏度高、响应快，但薄膜传感经常需要胶带或创可贴将其固定于皮肤上，从而导致皮肤产生不适感，不适合长时间、连续的健康监测，而且有些薄膜传感还需要偏硬质的基底进行支撑，但这种方式会让使用者产生很强的异物感。织物传感作为一种特殊的柔性传感，在舒适性、透气性方面都是其他材质的传感器件不可替代的，而且织物传感可以根据需求做成不同的种类，例如衣服、手套、帽子、护腕等，既起到了保暖或防护的作用，又能实时监测人体的生理状态。

脉搏和呼吸作为最重要的生命体征可以反映出人体最真实的健康状态，尤其是脉搏信号的三个医学特征点，在心血管疾病的诊断中起到了关键性的作用；两项指标在运动前后都会产生很大的差异，每分钟走路/跑步的步数也能在一定程度上体现人的日常或运动的习惯，对这些信号长期的监测能够在一定程度上提前预防某些慢性疾病，因此，对这些信号的实时监测至关重要。常见的可穿戴压力传感器类型有压电式、压阻式、电容式和摩擦电式。其中，压阻传感由于其结构简单、灵敏度系数和分辨力高、频率响应好等优点被广泛应用。二维材料由于在平面内具有很强的化学键，因此具有很多三维材料不具备的特征。MXene作为近几年发展较快的二维材料，其具有高导电率、比表面积、亲水性、高的弹性模量、并且可溶于多种有机溶剂等特征，在能量采集和在传感方面均有广泛的应用。其中，基于MXene的薄膜传感具有高的灵敏度、快的响应时间、高稳定性等优点，能够满足人体健康监测的基本需求。近几年来，随着人们对可穿戴舒适性的需求，对基于MXene的织物传感的研究逐渐增多。例如，基于MXene的纤维类织物器件真正做到了将功能材料完全融合在纤维中，但由于功能纤维的制作工艺复杂、成本较高，还需要进一步改进才会更有实用价值。基于MXene的布料类织物器件制作工艺较为简单，但整体传感器的灵敏度低、分辨力差，因此，将织物传感应用于健康监测中还有很大的发展空间。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对上述问题，本公开提供了一种压阻传感织物的制备方法及应用，用于至少部分解决传统织物灵敏度低、分辨力差的技术问题。

(二)技术方案

本公开一方面提供了一种压阻传感织物的制备方法，包括：S1，将MXene材料溶解于有机溶剂中，得到MXene溶液；S2，将空气层面料织物置于MXene溶液中搅拌，使MXene材料填充于空气层面料织物的中空部分；S3，将空气层面料织物烘干，并将甲油胶涂覆于空气层面料织物表面，得到压阻传感织物。

进一步地，S1中MXene材料为M_n+1X_nT_z；其中，M为过渡金属；X为碳或氮，n＝1或2或3；T_z为表面官能团，包括-O，-H，-OH和-F。

进一步地，S2中空气层面料织物为三明治的结构，其上下表面的材质为棉，中间夹层为不规则排列的纱线。