[发明专利]一种具有语言识别功能的柔性可穿戴压力传感器的制备方法及其产品

说明书

本发明公开了一种具有语音识别功能的柔性可穿戴压力传感器的制备方法，制备步骤为：用HCl和LiF在MAX相前驱体Ti₃AlC₂中选择性地刻蚀Al层，制备了MXene纳米片，在MXene溶液中加入壳聚糖，经冷冻干燥除去冰晶模板后得到CS/MXene复合气凝胶，将气凝胶与通过磁控溅射得到的叉指电极组装得到一种可以直接与人体皮肤接触的柔性压力传感器，该压力传感器可以检测微小压力变化，得到语音识别的功能。该传感器有望为未来的可穿戴设备创造新的可能性，具有巨大的应用潜力。

技术领域

本发明涉及传感器领域，具体涉及一种具有语言识别功能的柔性可穿戴压力传感器的制备方法及其产品。

背景技术

随着现代社会的快速发展，可穿戴式传感器由于其电子皮肤、生理信号监测、人机交互等方面的巨大潜力，可穿戴器件逐渐成为了研究热点.可穿戴传感器在个性化医疗方面起着至关重要的作用，因为它们可以不断地从人体收集数据以及时捕获有意义的健康状况变化，以进行预防性干预.但是，传统的刚性电子材料和柔软的皮肤之间的运动伪影和机械失配通常会导致测量数据有误，柔性电子设备由于其独特的特性(例如高柔韧性和顺应性)，可实现电子设备与人体之间的自然相互作用。柔性压力传感器作为柔性可穿戴电子产品的重要分支，在新兴的人工智能应用中发挥着重要的作用，

柔性压力传感器主要包括电阻式传感器、电容式传感器、压电式传感器、摩擦式传感器等。压阻型柔性传感器制备简单且灵敏度高，已得到广泛应用。二维材料是一种纵向厚度在单原子或几层原子尺度(＜5nm)，横向尺寸在数百纳米至几微米量级的具有典型片状结构的纳米材料MXene的化学通式为M_n+1X_nT_x(n＝1-3)，M指的前过渡金属(如Sc,Ti,Zr,Hf,V等)，X指的是碳和氮或碳氮，T_x指的是通过溶液法制备得到的悬挂基团如羟基、氧或氟。它们具有独特的物理化学性质，包括高载流子迁移率、金属导电性和良好的机械性能，因而在储能、电磁屏蔽、分离膜和传感器等方面具有巨大的潜在应用。我们提出了一种基于超轻超弹性气凝胶的压阻式传感器，将具有优良导电性的二维材料MXene与天然多糖壳聚糖复合，通过简易的冷冻干燥技术制备了CS/MXene复合三维结构气凝胶。基于CS/MXene气凝胶的柔性压阻式传感器具有极高的灵敏度，可用做全范围的人体运动检测，由于其极高的灵敏度，还具有语音识别的功能。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种具有语言识别功能的柔性可穿戴压力传感器的制备方法及其产品，具体技术方案如下：

1、一种具有语言识别功能的柔性可穿戴压力传感器的制备方法，制备步骤为：

1)HCl和LiF在MAX相前驱体Ti3AlC2中选择性地刻蚀Al层，制备Ti3C2Tx，将Ti3C2Tx分散到去离子水中，在惰性气体下进行超声剥离，将超声剥离后的Ti3C2Tx溶液离心，收集上清液，即得Ti3C2Tx纳米片胶体溶液，冷冻干燥，得到MXene粉末；

2)将步骤1)得到的MXene粉末溶于去离子水中，均匀混合，滴加冰醋酸，将壳聚糖溶解于MXene分散液中，将壳聚糖和MXene形成的混合溶液搅拌，倒至模具中冷冻成型，经冷冻干燥除去冰晶模板后得到CS/MXene复合气凝胶；

3)将步骤2)得到的CS/MXene复合气凝胶与叉指电极组装制成压力传感器。

进一步，步骤2)所述的MXene分散液的浓度为25-30mg/ml。

进一步，步骤2)所述的MXene分散液的浓度为30mg/ml。

进一步，步骤2)所述的MXene与壳聚糖的质量比为28:1～32:1。

进一步，步骤2)所述的搅拌混合温度为25-30℃，搅拌时间24-30h。

进一步，步骤2)所述的MXene/壳聚糖混合溶液在-75至-80℃冰箱冷冻12-24h。