[发明专利]一种蚕丝氨纶复合导电纱线柔性传感器的制备方法

说明书

本发明公开了一种蚕丝氨纶复合导电纱线柔性传感器的制备方法，首先，制备可反复拉伸的蚕丝/氨纶复合纱线，然后在偶联剂的化学辅助作用下，用便捷高效的循环浸轧工艺，将石墨烯牢固地包覆到蚕丝/氨纶复合纱线表面，最后制得的耐久性优异的可反复拉伸的蚕丝/氨纶复合导电纱线柔性传感器。所制得的蚕丝氨纶复合导电纱线柔性传感器稳定性好，轻薄可贴附，还可通过纺织技术将蚕丝/氨纶复合导电纱线织造成布，制备成各种服用产品，可实现长期、实时监测人体的各项运动和健康状态。

技术领域

本发明属于柔性导电传感器材料技术领域，具体涉及一种蚕丝氨纶复合导电纱线柔性传感器的制备方法。

背景技术

柔韧性和延展性是新一代柔性电子纺织品基材不可缺少的特性。传统的以金属材料作为传感层的传感器，其灵活性差，不具有生物兼容性。因此，基于柔性材料的可穿戴电子纺织品备受关注。蚕丝作为一种天然材料，因其独特的美观、舒适性好、柔韧性高和抗静电性能而被广泛应用于纺织生产。与其他纺织纤维相比，蚕丝纤维更薄、更强，结晶度更高，是柔性电子纺织品良好的导电基材。但是它的延展性有很大的局限性，不能单独应用于柔性电子纺织品。在公开号为CN113073463A的专利申请中，公开了一种可用于人体温度信号实时监测的蚕丝基柔性传感器的制备方法，采用蚕丝为基质，中性盐溶液表面进行微溶，形成三维立体空隙，然后嵌入导电物质得到具有三维导电网络结构的导电蚕丝。但是由于其三维的立体结构，且留有一定的空隙，使嵌入的导电物质与蚕丝的结合并不牢固，物理的结合方式在摩擦之后导电物质更容易脱落，导致其传感器的耐久性较差。在公开号为CN108896199B的专利中，公开了一种可拉伸的纱线传感器及其制备方法，通过浸涂、滴涂、提拉或旋涂法将温敏材料或湿敏材料涂覆在棉纤维或蚕丝纤维上形成电极纱线，将电极纱线按照“S”螺旋缠绕在弹性纱线上制备的纱线传感器，通过敏感纤维电阻的变化来监测温度或湿度变化。但是基底纤维和温、湿敏材料结合牢固性差，无法长期监测人体。在公开号为CN109239139B的专利申请中，公开了一种纱线状湿度传感器，以金属丝或导电纱线作为基底，涂覆感应湿度变化的敏感材料制成双轴湿度传感器或单轴湿度传感器。该纱线状湿度传感器具有结构设计合理、制备方法简单、灵敏度高等优点，通过该纱线状湿度传感器与织物的良好织造结合，可用于检测人体生理健康信号、人体出汗状况及呼吸测试等。但是涂覆的导电材料和湿度敏感材料结合性不足，导电网络容易被破坏，导致耐久性差，使用寿命短。在公开号为CN106705829A的专利申请中，公开了一种柔性可穿戴导电纤维传感器及其制备方法和应用，采用了弹性螺旋状双包覆结构，在缠绕纤维表面涂覆的导电层，能够感应拉伸应变，弯曲角度，扭转变形。但是仅经过浸渍涂覆的导电层相互结合作用力很差，耐久性不足，无法长期使用。

因此，有必要研发一种蚕丝氨纶复合导电纱线柔性传感器来克服上述问题。

发明内容

本发明目的是提供一种蚕丝氨纶复合导电纱线柔性传感器的制备方法。

本发明的一种技术方案是：

一种蚕丝氨纶复合导电纱线柔性传感器的制备方法包括如下步骤：

(1)将蚕丝纱线以螺旋状缠绕在弹性氨纶丝的表面，制备蚕丝/氨纶复合纱线；

(2)将所述蚕丝/氨纶复合纱线用表面清洗剂清洗表面杂质后烘干；

(3)将所述蚕丝/氨纶复合纱线浸入3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷偶联剂溶液中进行改性后烘干，获得偶联剂改性蚕丝/氨纶复合纱线；

(4)使用小轧车并采用循环浸轧法将氧化还原方法制备的氧化石墨烯溶液与所述偶联剂改性蚕丝/氨纶复合纱线进行结合；

(5)放置于抗坏血酸溶液中，将蚕丝/氨纶复合纱线表面的氧化石墨烯进行还原，得到蚕丝/氨纶复合导电纱线；

(6)用弹性高聚物进行封装或者集入纺织结构中，得到蚕丝氨纶复合导电纱线柔性传感器。