一种监测人体活动的智能导电纱线及其应用、制备方法技术

本发明专利技术公开了一种监测人体活动的智能导电纱线及其应用和制备方法，采用磁控溅射方法在弹性包芯纱表面沉积金属纳米颗粒（如金纳米颗粒、银纳米颗粒、铜纳米颗粒等），控制溅射工艺参数使纱线纤维表面均匀镀上一层由金属纳米颗粒组成的导电层，进而制备出智能导电纱线；拉伸伸长包芯纱导致金属纳米颗粒的排列重组从而引起导电纱电阻率变化，利用上述特征将该智能导电纱线织入衣物即可监测人体活动时关节变化。本发明专利技术具有制备工艺简单、成本低、重复性高的特点，有望开发出远程监测体育运动员或老人身体活动状况的智能服装。

【技术实现步骤摘要】
一种监测人体活动的智能导电纱线及其应用、制备方法
本专利技术属于智能可穿戴材料制备领域，尤其涉及一种监测人体活动的智能导电纱线及其应用、制备方法。
技术介绍
随着智能可穿戴技术的飞速发展，监测人类生理状况的可弯曲、可拉伸、具有回弹性的智能可穿戴电子产品越来越受到科研人员的重视。最具代表性的拉伸应变传感器通过将传感器的机械变形转化为可以检测到的电信号，其原理是通过传感器中导电纳米材料在拉伸形变过程中的重组排列所导致的传感器本身电阻率的变化间接反映所受外作用力的变化。这类传感器具有广阔的应用前景，有望实现运动员的动作监测、远程在线监测病人体征、人机交互等。相比较其他类型的织物拉伸应变传感器，纱线基的拉伸应变传感器具有以下优势：（1）可以通过机织、针织、编织等方式整合进服装；（2）分布式的拉压力容易测量；（3）非侵入式的设计可以减少对人体皮肤的刺激。尽管已出现一些纱线基的拉伸应变传感器，但这些传感器都存在制备过程复杂、成果高、重复性差的缺点。
技术实现思路
本专利技术目的在于针对现有的拉伸应变传感器的缺陷，提供一种制备方法简单、重复性高、环境友好的监测人体活动的智能导电纱线及其应用、制备方法。本专利技术为实现上述目的，采用如下技术方案：一种监测人体活动的智能导电纱线，其特征在于：所述导电纱线为表面磁控溅射有金属纳米颗粒的弹性包芯纱。其进一步特征在于：所述金属纳米颗粒为金纳米颗粒、银纳米颗粒或铜纳米颗粒。所述弹性包芯纱外层为棉纤维或粘胶短纤，芯层为氨纶锦纶弹性复合长丝。一种上述的监测人体活动的智能导电纱线的应用，其特征在于：利用拉伸伸长弹性包芯纱导致金属纳米颗粒的排列重组所引起的导电纱线电阻率变化来间接反应人体关节活动变化。一种上述的监测人体活动的智能导电纱线的制备方法，其特征在于：使用磁控溅射方法在弹性包芯纱表面沉积金属纳米颗粒。优选的：所述磁控溅射反应条件为磁控溅射功率为40w，真空度为8.9×10-4，溅射气体为高纯氩气，溅射气压为0.8Pa，溅射时间为30-50分钟。本专利技术具有制备方法简单、重复性高、环境友好等特点，为研究开发新型的监测人体活动的智能纱线提供了技术支持，在智能可穿戴领域具有很好的应用前景。附图说明图1为本专利技术所使用的磁控溅射的原理图。图2为本专利技术所制备智能导电纱线电阻率随外力作用变化的机理图。具体实施方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。实施例1取一段20cm弹性包芯纱线伸长拉直贴于铁质基材表面，使用金靶作为磁控溅射靶材，控制磁控溅射功率为40w，真空度为8.9×10-4，溅射气体为高纯氩气，溅射气压为0.8Pa，溅射时间为30分钟；结束后取出表面沉积有纳米金的导电弹性包芯纱，将该导电纱线附于人体手腕关节处，外接台式万用表监测纱线电阻率大小随手腕弯曲变化，绘制智能导电纱伸长度与电阻率关系图，即制得监测手腕运动的智能导电纱线。实施例2取一段25cm弹性包芯纱线伸长拉直贴于铁质基材表面，使用银靶作为磁控溅射靶材，控制磁控溅射功率为40w，真空度为8.9×10-4，溅射气体为高纯氩气，溅射气压为0.8Pa，溅射时间为50分钟；结束后取出表面沉积有纳米银的导电弹性包芯纱，将该导电纱线附于人体手肘关节处，外接台式万用表监测纱线电阻率大小随手肘弯曲变化，绘制智能导电纱伸长度与电阻率关系图，即制得监测手肘运动的智能导电纱线。实施例3取一段20cm弹性包芯纱线伸长拉直贴于铁质基材表面，使用铜靶作为磁控溅射靶材，控制磁控溅射功率为40w，真空度为8.9×10-4，溅射气体为高纯氩气，溅射气压为0.8Pa，溅射时间为40分钟；结束后取出表面沉积有纳米铜的导电弹性包芯纱，将该导电纱线附于人体膝关节处，外接台式万用表监测纱线电阻率大小随手肘弯曲变化，绘制智能导电纱伸长度与电阻率关系图，即制得监测膝盖运动的智能导电纱线。实施例4取一段25m弹性包芯纱线伸长拉直贴于铁质基材表面，使用铜靶作为磁控溅射靶材，控制磁控溅射功率为40w，真空度为8.9×10-4，溅射气体为高纯氩气，溅射气压为0.8Pa，溅射时间为30分钟；结束后取出表面沉积有纳米铜的导电弹性包芯纱，将该导电纱线附于人体脖颈处，外接台式万用表监测纱线电阻率大小随手肘弯曲变化，绘制智能导电纱伸长度与电阻率关系图，即制得监测脖颈运动的智能导电纱线。上述实施例所使用的磁控溅射的原理如图1所示。本专利技术的监测人体活动的智能导电纱线的应用原理如图2所示。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本专利技术。但本专利技术并不局限于上述实施方式，即不意味着本专利技术必须依赖上述方法及结构才能实施。所属
的技术人员应该明了，对本专利技术的任何改进,对本专利技术所选用实现方法等效替换及步骤的添加、具体方式的选择等，均落在本专利技术的保护范围和公开的范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种监测人体活动的智能导电纱线，其特征在于：所述导电纱线为表面磁控溅射有金属纳米颗粒的弹性包芯纱。

【技术特征摘要】
1.一种监测人体活动的智能导电纱线，其特征在于：所述导电纱线为表面磁控溅射有金属纳米颗粒的弹性包芯纱。2.根据权利要求1所述的监测人体活动的智能导电纱线，其特征在于：所述金属纳米颗粒为金纳米颗粒、银纳米颗粒或铜纳米颗粒。3.根据权利要求1或2所述的监测人体活动的智能导电纱线，其特征在于：所述弹性包芯纱外层为棉纤维或粘胶短纤，芯层为氨纶锦纶弹性复合长丝。4.一种权利要求1-3任一项所述的监测人体活动的智能导电纱线的应用，其特征在于：利用拉...

【专利技术属性】
技术研发人员：李大伟，魏取福，赵敏，汪帝，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32