[发明专利]一种织物基负电阻应变传感器的制备方法

说明书

本发明提供了一种织物基负电阻应变传感器的制备方法，属于应变传感材料技术领域。本发明采用天然染料五倍子水溶液分散碳纳米管，在表面活性剂和媒染剂的作用下上染棉织物，得到一种织物基负电阻应变传感器。该应变传感器，具有应变范围广、响应灵敏度高、耐磨和耐洗等特点，它可以直接作为织物使用，也可以编织或缝制在纺织品的局部，直接或间接贴在人体皮肤上，检测人体运动及生理活动等。该制备方法具有工艺简单，成本低，环保等优点，适用于工业化大规模生产。

技术领域

本发明涉及应变传感材料技术领域，尤其涉及一种织物基负电阻应变传感器的制备方法。

背景技术

柔性应变传感器以其可弯曲、轻薄、适用范围广等优点逐渐成为研究热点，用于监测和采集各种身体运动和生命体征信号，在医疗、运动检测、人机互动等方面具有重要的应用前景。其中，电阻式应变传感器多使用导电材料作为传感部件，如导电聚合物(聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩等)、碳材料(碳黑、碳纤维、碳纳米管、石墨烯等)、金属材料(金属颗粒、金属丝、金属纳米线等)。

然而，导电聚合物不耐拉伸和弯曲，制备的应变传感器灵敏度低、应变范围窄；碳材料和金属材料使用时要与可拉伸和弯曲的柔性基体制备成复合导电材料，但其尺寸小，分散性差，容易发生团聚和缠结，影响应变传感器的稳定性。另外，对于柔性基体材料，尤其是用于可穿戴电子设备，还必须考虑与人体接触的安全性。

目前基本采用化学合成物质，如硅橡胶、聚氨酯等弹性聚合物，但存在达到柔性应变传感器使用寿命后，难降解，导电材料难回收等问题。因此，需要开发基于天然可降解的生物质基体的柔性应变传感器。

发明内容

本发明的目的在于提供解决现有技术中碳材料分散困难，以及碳材料与柔性织物基体界面结合力低的问题的技术方案，具体为一种织物基负电阻应变传感器的制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种织物基负电阻应变传感器的制备方法，包括以下步骤：

1)将五倍子分散到碳纳米管悬浮液中，之后顺次加入表面活性剂和媒染剂得到含媒染剂的碳纳米管-五倍子分散水溶液；

2)将棉织物放入步骤1)得到的分散水溶液中升温后持续震荡得到浸渍后的棉织物；

3)取步骤2)浸渍后的棉织物水洗、烘干后即得到织物基负电阻应变传感器。

进一步的，所述碳纳米管悬浮液中碳纳米管的浓度为3～8mg/mL。

进一步的，所述碳纳米管和五倍子的质量比为1:0.5～4。

进一步的，所述表面活性剂包含十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇酰硫酸钠、乙氧基化脂肪酸甲酯磺酸钠和仲烷基磺酸钠中的一种或几种。

进一步的，所述媒染剂包含硫酸铁、硫酸铜和硫酸锌中的一种或几种。

进一步的，所述表面活性剂的添加量为碳纳米管悬浮液的0.33～2wt％；所述媒染剂的添加量为碳纳米管悬浮液的0.5～2wt％。

进一步的，将五倍子分散到碳纳米管悬浮液中之后需要超声处理，所述超声处理的功率为200～400W，超声处理的时间为20～30min。

进一步的，加入表面活性剂之后需要对混合溶液离心处理，所述离心处理的速度为2000～3000rpm，离心处理的时间为5～15min。

进一步的，所述步骤2)中，升温至70～85℃后持续震荡1～3h。

进一步的，所述烘干的温度为50～70℃。

本发明的有益效果：