一种可拉伸牛角瓜纤维石墨烯柔性传感器制造技术

本发明专利技术涉及牛角瓜织物柔性传感器技术领域，尤其涉及一种可拉伸牛角瓜纤维石墨烯柔性传感器，包括可拉伸柔性传感器主体、电极和导线；所述可拉伸柔性传感器主体为导电柔性牛角瓜织物层，导电柔性牛角瓜织物层由导电牛角瓜纱线编织而成；所述导电牛角瓜纱线为导电牛角瓜纤维制备而成；所述可拉伸柔性传感器主体连接电极；所述电极连接导线。本发明专利技术通过浸轧法对牛角瓜纱线进行涂层，通过工艺的调控，使得牛角瓜纱线获得均匀且优异的导电性能，再通过纺织技术将牛角瓜纱线进行织造，得到兼具抗菌功能和耐久性的可拉伸牛角瓜纤维石墨烯柔性传感器。传感器。传感器。

【技术实现步骤摘要】
一种可拉伸牛角瓜纤维石墨烯柔性传感器


[0001]本专利技术涉及牛角瓜织物柔性传感器
，尤其涉及一种可拉伸牛角瓜纤维石墨烯柔性传感器。

技术介绍

[0002]传统的基于金属及半导体传感器的敏感度、韧性和应变能力较差，导致传感器的应用存在局限性，为了克服这些缺陷，多功能柔性可穿戴电子纺织品应运而生，并在柔性传感器、可穿戴电子设备、电磁干扰屏蔽等方面应用越来越广泛。但是大多数柔性传感器虽然具有高灵敏度和宽检测范围，却忽略了耐久性和抗菌性等性能。牛角瓜是天然抗菌纤维，石墨烯是优异的抗菌和导电材料，两者的结合不仅可以使得牛角瓜纤维具有较好的导电性，还能使得其柔性织物传感器具有优异的抗菌功能。为了进一步提高柔性传感器的耐久性性能，必须从传感器的结构的上进行改进。
[0003]现有技术的缺陷和不足：
[0004]中国专利授权公开号为CN111238696A，公开的一种基于石墨烯薄膜的拉力传感器及系统，通过石墨烯层在拉力的作用下体积的变化而导致的电阻变化以及电阻变化与拉力之间的对应关系，可以准确的得到待测拉力，石墨烯层体积变化显著，可以测量较大范围的拉力，并且灵敏度较高。但随着拉伸次数的增加，石墨烯薄膜拉伸不均匀，导致测试拉力准确度显著下降，耐久性较差。
[0005]中国专利授权公开号为CN111592761A，公开的一种新型柔性智能织物传感器，将碳黑溶液中的碳黑吸附至改性铂催化硅橡胶上得到碳黑/铂催化硅橡胶复合材料，通过在改性铂催化橡胶的表面吸附结合牢固的碳黑得到灵敏度高且可恢复应变大的碳黑/铂催化硅橡胶复合材料，并且避免了碳黑在复合材料表面团聚，但无法获得均匀厚度的导电涂层，导致耐久性较差，且不具备抗菌功能。
[0006]中国专利授权公开号为CN110230142A，公开的一种机织结构电阻式含碳纤维织物传感器及其应用，以机织方式将高性能导电碳纤维和高性能介电纤维构筑出可以变形的高强度纺织结构材料，通过纺织多层结构及其变形，实现传感器的作用。该传感器能够在较小应变程度下实现电阻的超高变化，但是径向纬向均引入导电纤维或者介电纤维，织物进行拉伸时，会在拉伸方向上产生摩擦力，使得碳纤维或者介电纤维摩擦受损，传感耐久性较差，并且，此类传感器不具备抗菌功能。
[0007]中国专利授权公开号为CN111055554A，公开的一种新型柔性智能织物传感器及其制造方法，通过静电纺丝技术制备出具有微凸点阵碳纳米纤维作为压敏材料层材料，用导电物包覆电极层，利用高分子弹性聚合物制备织物传感器的保护层，使得柔性智能织物传感器具有灵敏度高、更柔软、厚度更轻薄且还能透气和耐水洗，但由于静电纺材料的自身的限制，导致传感器不具备抗菌功能，且耐久性较差。
[0008]中国专利授权公开号为CN107233074A，公开的一种柔性可穿戴纳米纤维织物传感器及其制备方法，通过机织技术将静电纺制备的连续纳米纤维纱线编织成织物，在织物上
下表面复合带有导电铜丝的凝胶膜，获得具有三明治结构的纳米纤维织物传感器，具有较好的力学自适应性、超高的灵敏度以及较宽的传感范围，但是适合静电纺的材料有限，且静电纺纤维膜的纤维较细、纤维之间结合力较低，导致传感器基材的耐久性能较差，且传感器不具备抗菌功能。
[0009]中国专利授权公开号为CN107167180A,公开的一种弹性传感器及其制备方法，通过将浸渍在氧化石墨烯溶液后获得的氧化石墨烯包覆的弹性纤维浸入氯化锡溶液或氯化亚锡溶液与氧化石墨烯分散液的混合溶液中进行水热反应，获得导电弹性纤维产物，产物两端固定电极获得弹性传感器，传感器穿戴舒适度高、检测范围广、灵敏度高，但弹性纤维外层为棉、麻、毛等纤维，不具有抗菌功能，且石墨烯包覆纤维进行拉伸时，表面石墨烯在摩擦后容易掉落，缺少保护层，耐久性较差。
[0010]中国专利授权公开号为CN108896199A,公开的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制备的纱线传感器，传感器稳定性好、灵敏度高，并且轻薄可贴附在人体皮肤上面，但是由于基材自身的特性，传感器并不具备抗菌功能，无法长期用于人体监测。
[0011]因此为了克服上述柔性传感器存在的问题，本专利技术提出了一种兼具抗菌功能和耐久性的可拉伸牛角瓜纤维石墨烯柔性传感器的制备方法，其核心材料为牛角瓜纤维和石墨烯，牛角瓜纤维的优异抗菌性和石墨烯抗菌性使得制备的传感器具有优异的抗菌性能，结合机织技术织造的柔性传感器则具有优异的耐久性。

技术实现思路

[0012]为解决
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提出一种可拉伸牛角瓜纤维石墨烯柔性传感器，包括可拉伸柔性传感器主体、电极和导线；所述可拉伸柔性传感器主体为导电柔性牛角瓜织物层，导电柔性牛角瓜织物层由导电牛角瓜纱线编织而成；所述导电牛角瓜纱线为导电牛角瓜纤维制备而成；所述可拉伸柔性传感器主体连接电极；所述电极连接导线。
[0013]优选的，导电柔性牛角瓜织物层包括以下制备步骤：S1：将牛角瓜纤维放置于表面清洗剂中并清洗表面油污；再通过多次的浸轧法将氧化还原方法制备的氧化石墨烯与牛角瓜纤维进行结合；最后放置于抗坏血酸溶液中，将牛角瓜纤维表面的氧化石墨烯进行还原，得到导电牛角瓜纤维；S2：将导电牛角瓜纤维制备为导电牛角瓜纱线；再通过织机将导电牛角瓜纱线制备成导电柔性牛角瓜织物层。
[0014]优选的，所述表面清洗剂为Na2CO3溶液、NaOH溶液或草酸溶液，其浓度为10
‑
30g/L，洗涤时间为30
‑
60min，洗涤温度为30
‑
60℃，洗涤浴比为1:(300
‑
500)。
[0015]优选的，所述的氧化石墨烯溶液浓度为3
‑
7mg/mL。
[0016]优选的，所述的抗坏血酸溶液的抗坏血酸重量与纱线上的氧化石墨烯重量比是(10
‑
20):1。
[0017]优选的，所述的抗坏血酸溶液处理时间为12
‑
36h。
[0018]优选的，在S1中，所述浸轧法包括浸泡、浸轧和烘燥；所述浸泡时间为30
‑
100min，烘燥时间为30
‑
60min；其中，由浸泡、浸轧至烘燥为一个浸轧循环，浸轧循环加工4
‑
10次。
[0019]优选的，在S2中，纬纱为牛角瓜纤维加工而成的导电牛角瓜纱线，纬纱连续引纬；
经纱为弹性氨纶纱线。
[0020]优选的，在S2中，导电柔性牛角瓜织物层的经密为100
‑
200根/10cm，纬密为400
‑
600根/10cm。
[0021]优选的，在S2中，导电柔性牛角瓜织物层中，纬纱和经纱均为10
‑
30tex。
[0022]本专利技术通过浸轧法对牛角瓜纱线进行涂层，通过工艺的调控，使得牛角瓜纱线获得均匀且优异的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可拉伸牛角瓜纤维石墨烯柔性传感器，其特征在于，包括可拉伸柔性传感器主体(1)、电极(2)和导线(3)；所述可拉伸柔性传感器主体(1)为导电柔性牛角瓜织物层(4)，导电柔性牛角瓜织物层(4)由导电牛角瓜纱线(5)编织而成；所述导电牛角瓜纱线(5)为导电牛角瓜纤维(6)制备而成；所述可拉伸柔性传感器主体(1)连接电极(2)；所述电极(2)连接导线(3)。2.根据权利要求1所述的一种可拉伸牛角瓜纤维石墨烯柔性传感器，其特征在于，导电柔性牛角瓜织物层(4)包括以下制备步骤：S1：将牛角瓜纤维放置于表面清洗剂中并清洗表面油污；再通过多次的浸轧法将氧化还原方法制备的氧化石墨烯与牛角瓜纤维进行结合；最后放置于抗坏血酸溶液中，将牛角瓜纤维表面的氧化石墨烯进行还原，得到导电牛角瓜纤维(6)；S2：将导电牛角瓜纤维(6)制备为导电牛角瓜纱线(5)；再通过织机将导电牛角瓜纱线(5)制备成导电柔性牛角瓜织物层(4)。3.根据权利要求2所述的一种可拉伸牛角瓜纤维石墨烯柔性传感器，其特征在于，所述表面清洗剂为Na2CO3溶液、NaOH溶液或草酸溶液，其浓度为10
‑
30g/L，洗涤时间为30
‑
60min，洗涤温度为30
‑
60℃，洗涤浴比为1:(300
‑
500)。4.根据权利要求2所述的一种可拉伸牛角瓜纤维石墨烯柔性传感器，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：李刚，张君泽，李毓陵，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：