抗湿度干扰的超疏水织物基压力传感器及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种抗湿度干扰的超疏水织物基压力传感器及其制备方法。该制备方法首先将织物在碱溶液中浸渍处理，增加织物表面的活性基团；然后在导电材料溶液中浸渍得到导电织物；接着将该导电织物浸渍于超疏水纳米金属氧化物颗粒分散液中，在导电织物表面形成一层超疏水性纳米级金属氧化物层，然后在其表面连接电极得到超疏水织物基压力传感器。本发明专利技术通过超疏水性纳米级金属氧化物层，在不降低传感器导电性和传感灵敏性的基础上，能够充分保护织物基压力传感器的导电层免受湿度干扰，从而提高织物基压力传感器在不同使用环境下的传感稳定性。

【技术实现步骤摘要】
抗湿度干扰的超疏水织物基压力传感器及其制备方法
本专利技术涉及可穿戴传感器
，尤其涉及一种抗湿度干扰的超疏水织物基压力传感器及其制备方法。
技术介绍
近年来，可穿戴传感器在人体健康的实时监测、智能机器人、医学检测等方面取得了巨大进展、显示了广阔的应用前景。其中，压阻式传感器在制作、组装和信号采集等方面具有明显的优势，例如灵敏度高、检测极限值低、耐久性好等。常规的可穿戴压阻式传感器由导电材料、柔性基板和电极组成。其中，基于纺织材料的柔性基材具有良好的透气性、柔韧性、机械性能、可大面积化、可编织性、穿着舒适等优点，且能够承受人体各种动作，如弯曲、拉伸、压扭。因此，成为可穿戴传感器基材的重要候选材料。用于高效电荷转移的常规导电聚合物，例如聚吡咯、聚(3,4-乙烯二氧基噻吩):聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)等，通常需要掺杂亲水的盐类掺杂剂。在实际应用中，由于人体皮肤出汗、大气环境的相对湿度变化等测试环境的影响，特别考验传感器对测试环境的抗干扰性。如果传感器缺乏抗湿度干扰性，高灵敏度和高精度都将难以得到保障。此外，现阶段基于无氟疏水性抗干扰材料的织物基压力传感器的研究尚无报道。而基于PDMS基材或是PDMS保护层的压力传感器的透气性均十分低下，不利于穿着舒适性。有鉴于此，有必要设计一种改进的抗湿度干扰的超疏水织物基压力传感器，以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种抗湿度干扰的超疏水织物基压力传感器及其制备方法。通过溶液浸渍法在导电织物表面制备超疏水性纳米级金属氧化物层，该超疏水性纳米级金属氧化物层具有良好的抗湿度和液体干扰的功能，在不降低传感器导电性和传感灵敏性的基础上，充分保护织物基压力传感器的导电层免受湿度干扰。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种抗湿度干扰的超疏水织物基压力传感器的制备方法，包括以下步骤：S1.将织物基材依次在去离子水、氢氧化钠溶液和去离子水中超声处理预设时间，然后取出自然晾干；S2.将经步骤S1处理后的织物基材浸渍于导电材料溶液中，超声处理预设时间，然后取出烘干，得到导电棉织物；S3.将步骤S2得到的所述导电织物浸渍于表面接枝改性的纳米金属氧化物颗粒的分散液中，超声处理0.5～30min，然后取出用去离子水清洗，再置于烘箱中进行烘干处理，得到超疏水导电织物；S4.将步骤S3得到的所述超疏水导电织物的表面连接电极，得到超疏水织物基压力传感器。作为本专利技术的进一步改进，在步骤S1中，所述织物基材为棉织物或涤棉混纺织物。作为本专利技术的进一步改进，在步骤S1中，所述氢氧化钠溶液的浓度为1wt％～10wt％，所述织物基材在所述氢氧化钠溶液中的处理时间为1～10min。作为本专利技术的进一步改进，在步骤S2中，所述导电材料溶液中导电材料的质量含量为1wt％～10wt％。作为本专利技术的进一步改进，所述导电材料包括但不限于为PEDOT:PSS、聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚乙炔、石墨烯、碳纳米管、炭黑中的一种或多种。作为本专利技术的进一步改进，在步骤S3中，所述表面接枝改性的纳米金属氧化物颗粒的分散液的固含量为2.5wt％～10wt％，分散溶剂为甲苯或N，N-二甲基甲酰胺。作为本专利技术的进一步改进，所述表面接枝改性的纳米金属氧化物颗粒包括但不限于为表面接枝改性的纳米TiO2颗粒、纳米SnO颗粒、纳米ZnO颗粒中的一种或多种。作为本专利技术的进一步改进，所述表面接枝改性采用的改性物为包含无氟的长烷基链的疏水有机物，所述接枝改性物的含量为所述纳米金属氧化物颗粒的2.5wt％～10wt％。作为本专利技术的进一步改进，所述包含无氟的长烷基链的疏水有机物包括但不限于为C3～C16的烷烃、烯烃、烷基羧酸、烯烃基羧酸或包含C3～C16烷基链的硅氧烷。本专利技术还提供了一种抗湿度干扰的超疏水织物基压力传感器，采用以上所述的制备方法制备得到。本专利技术的有益效果是：1.本专利技术提供的抗湿度干扰的超疏水织物基压力传感器，将导电织物浸渍于超疏水纳米金属氧化物颗粒分散液中，在导电织物表面形成一层超疏水性纳米级金属氧化物层，然后在其表面连接电极得到超疏水织物基压力传感器。如此操作，通过超疏水性纳米级金属氧化物层，在不降低传感器导电性和传感灵敏性的基础上，能够充分保护织物基压力传感器的导电层免受湿度和液体干扰，从而提高织物基压力传感器在不同使用环境下的传感稳定性。2.本专利技术提供的抗湿度干扰的超疏水织物基压力传感器，选用表面含有较多活性基团的棉织物或涤棉织物，经氢氧化钠溶液处理后，织物表面的杂质得到充分去除，有助于提高后续导电材料的吸附量，进而提高传感性能。然后将织物浸渍于导电材料溶液中，导电材料能够有效的吸附于织物纤维的内部及表面，形成导电通路，从而赋予织物良好的导电性。最后再浸渍于表面接枝改性的纳米金属氧化物颗粒的分散液中，首先通过控制分散液的固含量，控制超疏水性纳米金属氧化物层的吸附含量及厚度，使得其超疏水性能及导电性能均较优。其次通过控制接枝改性物的含量，控制超疏水性纳米金属氧化物层的疏水性及导电性，进而控制织物基压力传感器的疏水性和导电性。3.本专利技术选用的超疏水性纳米金属氧化物在空气中的稳定性好，而且同时具有一定的导电性和良好的超疏水性能以及自清洁性能，因此对传感器具有突出的抗高湿度和液体干扰的作用，并能确保织物基压力传感器良好的灵敏性。4.本专利技术提供的抗湿度干扰的超疏水织物基压力传感器的制备方法，工艺简单，可实施性强，适合应用于织物基压力传感领域，而且适合于大面积制备，具有产业化的优势。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的超疏水织物基压力传感器表面疏水测试的数码照片(左图滴加的为添加有甲基蓝的去离子水，右图滴加的为乌龙茶)。图2中a为对比例3制备的织物基压力传感器自清洁前后的对照图，b为实施例1制备的抗湿度干扰的超疏水织物基压力传感器自清洁前后的对照图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对本专利技术进行详细描述。在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本专利技术，在具体实施例中仅仅示出了与本专利技术的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本专利技术关系不大的其他细节。另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。本专利技术提供的抗湿度干扰的超疏水织物基压力传感器的制备方法，包括以下步骤：S1.将织物基材依次在去离子水、氢氧化钠溶液和去离子水中超声处理预设时间，然后取出自然晾干。在步骤S1中，所述织物基材优选为棉织物或涤棉混纺织物。因为棉织物或涤棉混纺织物中的棉织物成分含有较多羟基等活性基团，有助于后续导电材料的吸附，并且能提高吸附牢度。在步骤S1中，所述氢氧化钠溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗湿度干扰的超疏水织物基压力传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1.将织物基材依次在去离子水、氢氧化钠溶液和去离子水中超声处理预设时间，然后取出自然晾干；/nS2.将经步骤S1处理后的织物基材浸渍于导电材料溶液中，超声处理预设时间，然后取出烘干，得到导电棉织物；/nS3.将步骤S2得到的所述导电织物浸渍于表面接枝改性的纳米金属氧化物颗粒的分散液中，超声处理0.5～30min，然后取出用去离子水清洗，再置于烘箱中进行烘干处理，得到超疏水导电织物；/nS4.将步骤S3得到的所述超疏水导电织物的表面连接电极，得到超疏水织物基压力传感器。/n

【技术特征摘要】
1.一种抗湿度干扰的超疏水织物基压力传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将织物基材依次在去离子水、氢氧化钠溶液和去离子水中超声处理预设时间，然后取出自然晾干；
S2.将经步骤S1处理后的织物基材浸渍于导电材料溶液中，超声处理预设时间，然后取出烘干，得到导电棉织物；
S3.将步骤S2得到的所述导电织物浸渍于表面接枝改性的纳米金属氧化物颗粒的分散液中，超声处理0.5～30min，然后取出用去离子水清洗，再置于烘箱中进行烘干处理，得到超疏水导电织物；
S4.将步骤S3得到的所述超疏水导电织物的表面连接电极，得到超疏水织物基压力传感器。


2.根据权利要求1所述的抗湿度干扰的超疏水织物基压力传感器的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述织物基材为棉织物或涤棉混纺织物。


3.根据权利要求1所述的抗湿度干扰的超疏水织物基压力传感器的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述氢氧化钠溶液的浓度为1wt％～10wt％，所述织物基材在所述氢氧化钠溶液中的处理时间为1～10min。


4.根据权利要求1所述的抗湿度干扰的超疏水织物基压力传感器的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，所述导电材料溶液中导电材料的质量含量为1wt％～10wt％。


5.根据权利要求1或4所述的抗湿度干扰的超疏水织物基压力传感器的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：王栋，杨丽燕，马俊，李沐芳，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42