一种各向异性碳复合纤维柔性应变传感器及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种各向异性碳复合纤维柔性应变传感器，其包括内部纤维高度有序排列的矩形碳复合纤维膜、柔性聚合物基底、铜导线和银导电胶；该碳复合纤维膜由纺丝原料通过常温常压微流速液体纺丝后经高温导电化处理制得，当传感器中的纤维沿传感器长度方向排列时为平行取向，沿宽度方向排列时为垂直取向；该传感器具有明显的各向异性传感性能，平行取向传感器在0～15％拉伸应变范围内灵敏度为399～10688，垂直取向传感器在0～50％拉伸应变范围内灵敏度为49.8～830.7。将各向异性碳复合纤维柔性应变传感器以并列或正交的方式组合，可以检测运动中产生的多向应变，为科学协助体育运动训练和球类动作矫正提供帮助。运动训练和球类动作矫正提供帮助。运动训练和球类动作矫正提供帮助。

【技术实现步骤摘要】
一种各向异性碳复合纤维柔性应变传感器及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于传感器材料
，具体涉及一种各向异性碳复合纤维柔性应变传感器及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着电子科技、生物技术等高新
与纺织材料技术的不断发展与融合，智能纺织品受到越来越广泛的关注。为了满足人们在高应变领域和穿着舒适性方面的需求，基于导电纤维、纱线或纤维膜等纺织材料的柔性应变传感器应运而生，成为智能纺织品实现智能化和舒适化的核心部分。由导电介质材料和柔性基底材料构成的电阻式应变传感器由于结构简单、灵敏度高等优点，逐渐成为柔性传感器领域的研究热点。然而，目前大多数柔性应变传感器由于导电网络的各向同性性质，在不同方向上的应变都表现出相似的电信号变化，无法通过单轴的应变响应变化分辨出施加应变的方向，限制了其在监测复杂多向应变中的广泛应用。因此，开发高性能的各向异性柔性应变传感器，对于人体运动中的多轴应变检测和体育运动矫正训练具有重大意义。
[0003]为了解决大多数应变传感器只能检测单轴应变的问题，研究人员曾设计由各向同性材料组成的十字本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.各向异性碳复合纤维柔性应变传感器，特征在于，包括：内部纤维高度有序排列的矩形碳复合纤维膜、柔性聚合物基底、铜导线和银导电胶，设所述矩形碳复合纤维膜中纤维沿传感器长度方向排列时为平行取向，设所述矩形碳复合纤维膜中纤维沿传感器宽度方向排列时为垂直取向，平行取向和垂直取向的碳复合纤维膜分别封装在所述柔性聚合物基底中，所述平行取向和垂直取向的碳复合纤维膜的两端均通过银导电胶连接铜导线。2.根据权利要求1所述的各向异性碳复合纤维柔性应变传感器，其特征在于：当所述各向异性碳复合纤维柔性应变传感器中的碳复合纤维平行于传感器受力方向排列时，所述各向异性碳复合纤维柔性应变传感器在0～15％拉伸应变范围内灵敏度为399～10688，当所述各向异性碳复合纤维柔性应变传感器中的碳复合纤维垂直于传感器受力方向排列时，所述各向异性碳复合纤维柔性应变传感器在0～50％拉伸应变范围内灵敏度为49.8～830.7。3.一种如权利要求1所述的各向异性碳复合纤维柔性应变传感器的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)首先将氧化石墨烯粉末加入溶剂N,N
‑
二甲基甲酰胺中超声分散，同时使用循环冷凝水降温，获得氧化石墨烯分散液，然后加入聚丙烯腈粉末搅拌直至所述聚丙烯腈粉末完全溶解，获得氧化石墨烯/聚丙烯腈混合纺丝液；(2)将所述氧化石墨烯/聚丙烯腈混合纺丝液装入注射器针筒中，利用常温常压微流速液体纺丝方法和高温导电化处理制备高取向碳复合纤维膜；(3)对所述高取向碳复合纤维膜进行裁剪，获得纤维沿平行或垂直于长度方向排列的矩形碳复合纤维膜，在所述碳复合纤维膜的两端用银导电胶连接铜导线，并封装在弹性聚氨酯基底中，剪裁后获得“工”字形的各向异性碳复合纤维柔性应变传感器。4.根据权利要求3所述的一种各向异性碳复合纤维柔性应变传感器的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，在所述氧化石墨烯/聚丙烯腈混合纺丝液中，聚丙烯腈的质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴玉婷，潘志娟，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：