The invention discloses a capacitive sensor based on nanofibre core-spun yarn and its preparation method. The technical problem solved is based on Simulation performance. The material softness, high sensitivity, wide sensing range and innovative device structure of electronic skin are becoming more and more important. The invention includes fabric woven by composite yarn and forms one at each interlacing point of fabric. The composite yarn includes elastic filament and core-spun yarn, the core-spun yarn spirally wound on the surface of the elastic filament, the core-spun yarn includes nano-fiber skin and core yarn, and the nano-fiber skin is wrapped on the core yarn by conjugate electrostatic spinning. The nanofibers fabrics prepared by the invention have a micro-nano grading structure, and combine with the micro-structure nickel-plated cotton yarn electrode, so that the sensor shows super high sensitivity and a wide sensing range. It has been successfully applied in monitoring human breathing, recording the characteristics of body posture and movement, and sensing effect with non-contact mode.
【技术实现步骤摘要】
一种基于纳米纤维包芯纱的电容式传感器及其制备方法
本专利技术涉及医疗设备技术,人体健康监测系统的可穿戴电子皮肤领域,具体涉及一种柔性可穿戴纳米纤维包芯纱电容式传感器及其制备方法。
技术介绍
近年来,随着柔性电子学的发展,质量轻、有织物柔性的便携式、可折叠、可穿戴的柔弹性器件备受国内外研究者们的关注,逐渐成为当前重要的前沿研究领域。新型柔性传感器的出现对人的日常以及健康监测是很有帮助的,由于传感器的可任意移动、弯折等性能并且能保持良好的传感性能,可以将其编织或组装在衣物,辅助设备或者日用品上,这样就可以随时不间断的对健康信息进行监测。可穿戴电子皮肤,因其贴合人体,无疑在穿戴舒适度、柔性方面,具有明显的优势。可穿戴电子皮肤的工作原理是通过将物理、生物等信号转换为电信号来仿真人类皮肤功能。该电子皮肤能够实现通过监测脉搏、心跳、体温、甚至微弱的声音或者呼吸震动等人体健康生理指标,对人体健康数据变化及时做出反馈,甚至能够实现对疾病的前期预防和诊断,基于以上的仿真性能,电子皮肤的材料柔软性、高的灵敏性、具有较大传感范围以及器件结构的创新性显得越来越重要。静电纺丝是一种基于高压静电场下导电流体产生高速喷射原理发展而来的不同于常规方法的纺丝技术,所纺纳米纤维具有纤维尺寸小、孔隙率高和较大的比表面积等特点。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是基于仿真性能,电子皮肤的材料柔软性、高的灵敏性、具有较大传感范围以及器件结构的创新性越来越重要,提供一种基于纳米纤维包芯纱的电容式传感器及其制备方法。本专利技术通过静电纺丝,将纳米纤维纺在导电芯纱上充当介电层,利用其孔隙率高,接触面 ...
【技术保护点】
1.一种基于纳米纤维包芯纱的电容式传感器,其特征在于:包括复合纱编织成的织物,在织物的每一个交织点形成一个传感单元,所述的复合纱包括弹性长丝和包芯纱,包芯纱螺旋缠绕在弹性长丝表面,所述的包芯纱包括纳米纤维皮层和芯纱,纳米纤维皮层通过共轭静电纺纱包裹在芯纱上。
【技术特征摘要】
1.一种基于纳米纤维包芯纱的电容式传感器,其特征在于:包括复合纱编织成的织物,在织物的每一个交织点形成一个传感单元,所述的复合纱包括弹性长丝和包芯纱,包芯纱螺旋缠绕在弹性长丝表面,所述的包芯纱包括纳米纤维皮层和芯纱,纳米纤维皮层通过共轭静电纺纱包裹在芯纱上。2.根据权利要求1所述的基于纳米纤维包芯纱的电容式传感器,其特征在于:所述的纳米纤维为聚氨酯或掺杂氧化石墨烯的聚氨酯。3.根据权利要求1所述的基于纳米纤维包芯纱的电容式传感器,其特征在于:所述芯纱为镀镍导电棉纱和铜丝的一种或两种,芯纱的直径在100-500μm;所述的包芯纱的直径为150-600μm。4.根据权利要求1所述的基于纳米纤维包芯纱的电容式传感器,其特征在于:所述的复合纱编织成的织物结构为平纹组织、织物的经密为6-100根/5cm,纳米纤维织物的纬密为6-100根/5cm。5.根据权利要求1所述的基于纳米纤维包芯纱的电容式传感器,其特征在于:所述的弹性长丝为橡胶弹性长丝,橡胶弹性长丝的直径是0.5-2mm。6.根据权利要求1-5任一项所述的基于纳米纤维包芯纱的电容式传感器的制备方法,其特征在于包括以下步骤:(1)制备纺丝溶液;(2)制备镀镍导电棉纱;(3)将步骤(1)中制备的纺丝溶液加入到静电纺丝装置的注射泵中,以步骤(2)制备的镀镍导电棉纱或者铜丝作为芯纱,通过静电纺丝制备纳米纤维包芯纱;(4)将步骤(3)制得的纳米纤维包芯纱缠绕在弹性长丝上,得到复合纱,将复合纱编织成织物,得到基于纳米纤维包芯纱的电容式传感器,在每一个交织点形成一个传感单元。7.根据权利要求6所述的基于纳米纤维包芯纱的电容式传感器的制备方法,其特征在于:步骤(1)所述的制备纺丝溶液包括以下步骤:a、将单层氧化石墨烯加入到N,N二甲基甲酰胺溶剂中,在超声波里超声12-48h,得到质量分数为0.5-1.5%的氧化石墨烯分散液...
【专利技术属性】
技术研发人员:何建新,佑晓露,邵伟力,刘凡,崔世忠,王芳芳,强荣,于书淳,
申请(专利权)人:中原工学院,
类型:发明
国别省市:河南,41
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