纳米银线/改性聚乙烯醇纳米纤维复合传感薄膜、制备方法及敏感设备技术

本发明专利技术公开了纳米银线/改性聚乙烯醇纳米纤维复合传感薄膜、制备方法及敏感设备，其中薄膜包括基体薄膜以及形成于基本薄膜的纳米银线，基体薄膜为以含有纳米银的端氨基超支化聚合物改性聚乙烯醇的纺丝体系静电纺丝得到；其中以端氨基超支化聚合物/纳米银复合物和聚乙烯醇改性中间体为原料，得到含有纳米银的端氨基超支化聚合物改性聚乙烯醇的纺丝体系。本发明专利技术的复合传感薄膜具有良好的拉伸性能和电传感性能，具有较好的抗菌性和再生利用性。具有较好的抗菌性和再生利用性。具有较好的抗菌性和再生利用性。

【技术实现步骤摘要】
纳米银线/改性聚乙烯醇纳米纤维复合传感薄膜、制备方法及敏感设备


[0001]本专利技术是关于有机/无机复合纳米薄膜材料技术，特别是关于一种纳米银线/改性聚乙烯醇纳米纤维复合传感薄膜、制备方法及敏感设备。

技术介绍

[0002]柔性应变传感器由于其优异的柔韧性和延展性在电子皮肤、健康监测和可穿戴电子设备等方面应用甚广。一般柔性应变传感器由两部分组成，分别为柔性基底和导电材料。明胶、丝素等天然高分子材料具有优异的生物降解性，对环境友好，但较差机械性能限制其在传感器中的应用。所以在柔性电子器件基底的选择中，聚氨酯、聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷等有机高分子聚合物得到了广泛的应用。而导电材料则多采用碳材料和金属材料(如碳纳米管、纳米银线等)构建导电网络。由于所用的这些材料使用后不可回收，且电子器件的过度使用，也容易造成电子垃圾的堆积污染。同时柔性应变传感器作为可穿戴设备在长期与人体的接触过程中容易滋生细菌。
[0003]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种纳米银线/改性聚乙烯醇纳米纤维复合传感薄膜、制备方法及敏感设备，通过优化产品和工艺，实现了一种具有良好拉伸弹性和弹性回复性的柔性感应性能好的传感材料，并且该材料在保持纤维形态的同时还具有良好的抗菌性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术的实施例提供了纳米银线/改性聚乙烯醇纳米纤维复合传感薄膜，包括基体薄膜以及形成于基本薄膜的纳米银线，基体薄膜为以含有纳米银的端氨基超支化聚合物改性聚乙烯醇的纺丝体系静电纺丝得到；其中以端氨基超支化聚合物/纳米银复合物和聚乙烯醇改性中间体为原料，得到含有纳米银的端氨基超支化聚合物改性聚乙烯醇的纺丝体系。优选的，基本薄膜所负载的纳米银线的含量为55.6～111.1μg/cm2。
[0006]在本专利技术的一个或多个实施方式中，纳米银线/改性聚乙烯醇纳米纤维复合传感薄膜的制备方法，包括：以三乙胺为催化剂，在聚乙烯醇水溶液体系中添加丁二酸酐常温反应，获得末端为羧基的聚乙烯醇改性中间体；将硝酸银加入到端氨基超支化聚合物溶液中，加热反应获得端氨基超支化聚合物/纳米银；端氨基超支化聚合物/纳米银和聚乙烯醇改性中间体形成混合溶液，加热反应，得到含有纳米银的端氨基超支化聚合物改性聚乙烯醇；对含有纳米银的端氨基超支化聚合物改性聚乙烯醇的纺丝体系，静电纺丝得到纳米纤维膜；将纳米银线喷涂在纤维膜上，制备了纳米银线/改性聚乙烯醇纳米纤维复合传感薄膜材料。
[0007]在本专利技术的一个或多个实施方式中，聚乙烯醇改性中间体的制备中丁二酸酐与聚乙烯醇的质量比为1:(5～10)。
[0008]在本专利技术的一个或多个实施方式中，聚乙烯醇改性中间体的制备中催化剂三乙胺
与丁二酸酐的质量比为1：(10～30)。
[0009]在本专利技术的一个或多个实施方式中，端氨基超支化聚合物/纳米银的制备中端氨基超支化聚合物的浓度为100～300g/L，和/或硝酸银水溶液的浓度为0.004～0.02mol/L。
[0010]在本专利技术的一个或多个实施方式中，硝酸银溶液与端氨基超支化聚合物溶液的体积比为1：(2～10)。
[0011]在本专利技术的一个或多个实施方式中，含有纳米银的端氨基超支化聚合物改性聚乙烯醇制备中：端氨基超支化聚合物/纳米银溶液的浓度为100g/L
‑
300g/L；和/或聚乙烯醇改性中间体溶液的浓度为10wt.％
‑
17wt.％。
[0012]在本专利技术的一个或多个实施方式中，混合溶液为端氨基超支化聚合物/纳米银溶液与聚乙烯醇改性中间体溶液的体积比为1:(1～2)。
[0013]在本专利技术的一个或多个实施方式中，混合溶液反应时的反应温度为90～100℃。优选的，反应时间为8
‑
16h。
[0014]在本专利技术的一个或多个实施方式中，敏感设备，包括用于获取敏感信号的敏感元件，敏感元件包括如前述的纳米银线/改性聚乙烯醇纳米纤维复合传感薄膜。如可以作为电子皮肤等。
[0015]与现有技术相比，根据本专利技术实施方式的纳米银线/改性聚乙烯醇纳米纤维复合传感薄膜、制备方法及敏感设备，具体涉及以丁二酸酐为中间体，采用端氨基超支化聚合物对聚乙烯醇进行改性，同时利用端氨基超支化聚合物对纳米银的控制和生成，制备了一种可再生的抗菌静电纺纤维膜。在纤维膜上喷涂纳米银线以构建导电网络，制备了纳米银线/改性聚乙烯醇纳米纤维复合传感薄膜材料，并应用于柔性应变传感器领域因此，开发一种具有抗菌性能的可降解的柔性传感器具有重要意义。
[0016]本专利技术具有以下有益效果：
[0017](1)与聚乙烯醇薄膜相比，静电纺纳米纤维膜刚性大大降低，适合于制备柔性器件材料；与未改性聚乙烯醇相比，改性聚乙烯醇纳米纤维膜表现出更好的拉伸弹性和弹性回复性，以更好的适合制备具备柔性感应性能的传感材料。
[0018](2)通过端氨基超支化聚合物对银离子的捕捉和还原作用，成功引入纳米银，赋予纳米银线改性聚乙烯醇纳米纤维复合传感薄膜优异的抗菌性。
[0019](3)纳米银线改性聚乙烯醇纳米纤维复合传感薄膜具有很好的再生性能。通过调整端氨基超支化聚合物对聚乙烯醇的接枝程度，控制纳米银线改性聚乙烯醇纳米纤维复合传感薄膜的溶解速度。且再生的纤维膜依旧具有良好的纤维形态和抗菌性。
[0020](4)由于“共溶剂效应”，纳米银线紧密的附着在纤维膜上，形成完整的导电网络，使得纳米银线/改性聚乙烯醇纳米纤维复合传感薄膜材料具有良好的拉伸电阻响应行为。
[0021](5)通过纳米银线的含量调整纳米银线/改性聚乙烯醇纳米纤维复合传感薄膜材料的拉伸电阻响应行为的稳定性。
附图说明
[0022]图1是根据本专利技术一实施方式的改性聚乙烯醇纤维的SEM图；
[0023]图2是根据本专利技术一实施方式的改性聚乙烯醇纤维的TEM图；
[0024]图3是根据本专利技术一实施方式的改性聚乙烯醇纤维拉伸循环测试；
[0025]图4是根据本专利技术一实施方式的纳米银线改性聚乙烯醇纳米纤维复合传感薄膜的动态溶解过程；
[0026]图5是根据本专利技术一实施方式的再生改性聚乙烯醇纤维的制备过程及SEM照片；
[0027]图6是根据本专利技术一实施方式的纳米银线改性聚乙烯醇纳米纤维复合传感薄膜及其再生纤维膜的抗菌效果图；
[0028]图7是根据本专利技术一实施方式的纳米银线/改性聚乙烯醇纤维复合抗菌材料的SEM图；
[0029]图8是根据本专利技术一实施方式的纳米银线/改性聚乙烯醇纤维复合抗菌材料在人体手指弯曲中的感应应用实例以及对应的电阻变化值数据图。
具体实施方式
[0030]下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。
[0031]除非另有其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米银线/改性聚乙烯醇纳米纤维复合传感薄膜，包括基体薄膜以及形成于基本薄膜的纳米银线，所述基体薄膜为以含有纳米银的端氨基超支化聚合物改性聚乙烯醇的纺丝体系静电纺丝得到；其中以端氨基超支化聚合物/纳米银复合物和聚乙烯醇改性中间体为原料，得到含有纳米银的端氨基超支化聚合物改性聚乙烯醇的纺丝体系。2.如权利要求1所述的纳米银线/改性聚乙烯醇纳米纤维复合传感薄膜，其特征在于，所述纳米银线的含量为55.6～111.1μg/cm2。3.纳米银线/改性聚乙烯醇纳米纤维复合传感薄膜的制备方法，包括：以三乙胺为催化剂，在聚乙烯醇水溶液体系中添加丁二酸酐常温反应，获得末端为羧基的聚乙烯醇改性中间体；将硝酸银加入到端氨基超支化聚合物溶液中，加热反应获得端氨基超支化聚合物/纳米银；所述端氨基超支化聚合物/纳米银和所述聚乙烯醇改性中间体形成混合溶液，加热反应，得到含有纳米银的端氨基超支化聚合物改性聚乙烯醇；对含有纳米银的端氨基超支化聚合物改性聚乙烯醇的纺丝体系，静电纺丝得到纳米纤维膜；将纳米银线喷涂在纤维膜上，制备了纳米银线/改性聚乙烯醇纳米纤维复合传感薄膜材料。4.如权利要求3所述的纳米银线/改性聚乙烯醇纳米纤维复合传感薄膜的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇改性中间体的制备中丁二酸酐与聚乙烯醇的质量比为1:(5～10)。5.如权利要求4所述的纳米银线/改性聚乙烯醇纳米纤维复合传感薄膜的...

【专利技术属性】
技术研发人员：林红，贾盼，张德锁，陈宇岳，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：