一种基于双线螺纹导电纱的柔性应变传感器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于双线螺纹导电纱的柔性应变传感器及其制备方法，基于双线螺纹导电纱的柔性应变传感器包括芯层弹性纱线、中间层导电材料和外层封装材料；所述芯层弹性纱线为双线螺纹纱，所述中间层导电材料包括应变敏感层和固定在应变敏感层两端的电极；所述双线螺纹纱包括支撑芯纱和双线螺纹结构，双线螺纹结构是在支撑芯纱表面形成的两条螺旋形的连续凸起结构；其制备方法为：S1：制备双线螺纹纱；S2：制备双线螺纹导电纱；S3：在双线螺纹导电纱两端形成两个电极；S4：制备基于双线螺纹导电纱的柔性应变传感器。本发明专利技术的制备方法简单易行，制得的基于双线螺纹导电纱的柔性传感器具有大应变工作范围，且线性度优异，滞后性低，灵敏度好。敏度好。敏度好。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双线螺纹导电纱的柔性应变传感器及其制备方法


[0001]本专利技术属于柔性可穿戴应变传感器
，涉及一种基于双线螺纹导电纱的柔性应变传感器及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着对人体运动和生理信息实时检测的需求增长，具有微型化和智能化的柔性可穿戴电子设备引起了人们极大关注。其中，柔性应变传感器是可穿戴电子设备的重要组成部分之一。然而，传统的半导体或金属传感器由于其刚性特性，可拉伸性差，无法满足人体的大应变运动检测。相比较传统的应变传感器，基于纱线基的柔性应变传感器因其柔性好、可拉伸性高、制造成本低、易于集成等优势在智能可穿戴领域表现出巨大优势。
[0003]目前，制备线性应变传感器的方法主要有两种，一是将导电填料与弹性聚合物混合通过湿法纺丝或者熔融纺丝制备导电纤维。这种方法所得导电纤维的应变传感机制是基于导电填料在弹性聚合物中渗流，电阻随着纤维的几何形状和内部电导率变化而变化。导电填料的增加会增强弹性基体的刚性，从而降低了纤维的可拉伸性和弹性回复率，恶化滞后性。其次，由于依赖于渗流网络的机械稳定性，线性度难以调整本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双线螺纹导电纱的柔性应变传感器，其特征在于：包括芯层弹性纱线、中间层导电材料和外层封装材料；所述芯层弹性纱线为双线螺纹纱，所述中间层导电材料包括应变敏感层和固定在应变敏感层两端的电极；所述双线螺纹纱包括支撑芯纱和双线螺纹结构，支撑芯纱的材质为弹性纤维，双线螺纹结构的材质为熔点在110℃以下的低熔点热熔丝，双线螺纹结构是在支撑芯纱表面形成的两条螺旋形的连续凸起结构；所述应变敏感层为碳基导电材料。2.根据权利要求1所述的一种基于双线螺纹导电纱的柔性应变传感器，其特征在于，所述基于双线螺纹导电纱的柔性应变传感器在100％应变内的线性度不低于0.970，灵敏度不低于11.34，滞后率不高于13.3％；所述基于双线螺纹导电纱的柔性应变传感器在50％应变下经过2000次循环拉伸后的线性度不低于0.964，灵敏度不低于9.86，滞后率不高于6.3％。3.根据权利要求1所述的一种基于双线螺纹导电纱的柔性应变传感器，其特征在于，所述双线螺纹纱中一个导程的长度为2～4mm，螺距与导程比值为0.4。4.根据权利要求1所述的一种基于双线螺纹导电纱的柔性应变传感器，其特征在于，所述电极为铜线，所述应变敏感层与所述电极通过导电胶连接。5.根据权利要求4所述的一种基于双线螺纹导电纱的柔性应变传感器，其特征在于，所述弹性纤维为氨纶丝，所述低熔点热熔丝的熔点为85～110℃；所述外层封装材料为双组分液体硅橡胶材料。6.根据权利要求5所述的一种基于双线螺纹导电纱的柔性应变传感器，其特征在于，所述碳基导电材料为碳纳米管、炭黑和石墨烯的一种以上。7.一种基于双线螺纹导电纱的柔性应变传感器的制备方法，其特征在于包括如下步骤：S1：通过包缠机将熔点为85～110℃的低熔点热熔丝缠绕在弹性纤维表面，再经过平板热压机热压低熔点热熔丝，得到双线螺纹纱；所述双线螺纹纱的双线螺纹结构，是指在所述弹性纤维表面，由所述低熔点热熔丝形成的两条螺旋形的连续凸起结构；S2：采用层层组装法，将碳基导电材料涂覆在双线螺纹纱表面，得到双线螺纹导电纱；S3：通过导电胶将铜丝固定在双线螺纹导电纱两端，形成两个电极；S4：采用封装材料对形成有电极的双线螺纹导电纱进行封装，得到基于双线螺纹导电纱的柔性应变传感器。8.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡吉永，黄菲，孟粉叶，晏雄，杨旭东，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：