一种可拉伸可穿戴的透明非接触屏幕传感器及制备方法技术

本发明专利技术提供了一种可拉伸可穿戴的透明非接触屏幕传感器的制备方法，首先将丙烯酰胺、黄原胶和棉花纤维素纳米纤维的去离子水溶液混合，将得到的混合液与引发剂过硫酸铵和交联剂N,N'

【技术实现步骤摘要】
一种可拉伸可穿戴的透明非接触屏幕传感器及制备方法


[0001]本专利技术涉及非接触屏幕
，尤其涉及一种可拉伸可穿戴的透明非接触屏幕传感器及制备方法。

技术介绍

[0002]屏幕传感器是我们日常生活中最常用的人机交互界面，已广泛应用于手机等个人电子产品领域。非接触屏幕传感器因具有较高的人机交互自由度和卫生性而成为研究热点。然而，目前组成透明非接触屏幕传感器的材料均为刚性或脆性而不可拉伸的，难以满足可拉伸的可穿戴电子产品的开发需求。此外，现有非接触屏幕传感器也受到功耗高、手势识别类型有限的限制。因此，提供一种自供电的、可拉伸可穿戴的透明非接触屏幕传感器是现有技术亟需解决的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种可拉伸可穿戴的透明非接触屏幕传感器及制备方法，本专利技术制备的可拉伸可穿戴的透明非接触屏幕传感器，具有可拉伸、自供电的特性，并且能够利用人手自然携带的电荷来识别多种不同类型的手势。
[0004]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0005]本专利技术提供了一种可拉伸可穿戴的透明非接触屏幕传感器的制备方法，包括以下步骤：
[0006](1)将丙烯酰胺、黄原胶和棉花纤维素纳米纤维的去离子水溶液混合，进行搅拌处理，得到混合液；
[0007]将所述混合液与过硫酸铵和N,N'
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亚甲基双丙烯酰胺混合后，进行离心，之后将其注入模具并进行凝胶化处理，得到双网络水凝胶；
[0008](2)将所述步骤(1)得到双网络水凝胶浸没到电解质溶液中，进行浸泡处理，得到透明的双网络离子水凝胶；
[0009](3)用聚二甲基硅氧烷密封所述步骤(2)得到的双网络离子水凝胶，最终得到可拉伸可穿戴的透明非接触屏幕传感器。
[0010]优选地，所述步骤(1)中丙烯酰胺、黄原胶和所述棉花纤维素纳米纤维的去离子水溶液中棉花纤维素纳米纤维的质量比为(300～350):(15～20):(16～22)。
[0011]优选地，所述步骤(1)中离心的转速为7000～9000r/min，所述离心的时间为2～6min。
[0012]优选地，所述步骤(1)中凝胶化处理的温度为70～90℃，所述凝胶化处理的时间为0.5～0.8h。
[0013]优选地，所述步骤(2)中电解质溶液为氯化钙水溶液、氯化锌水溶液、氯化锰水溶液、硫酸锌水溶液、硫酸锰水溶液中的一种或多种；所述电解质溶液的质量分数为8％～14％。
[0014]优选地，所述步骤(2)中浸泡处理的温度为室温，所述浸泡处理的时间为22～26h。
[0015]优选地，所述步骤(2)中用聚二甲基硅氧烷密封双网络离子水凝胶的方法，包括以下步骤：将所述双网络离子水凝胶填充到由聚二甲基硅氧烷制备的固态凹槽中，再倒入聚二甲基硅氧烷液体密封所述凹槽中的双网络离子水凝胶，得到密封的双网络离子水凝胶；而后，将所述密封的双网络离子水凝胶进行热处理，得到可拉伸可穿戴的透明非接触屏幕传感器。
[0016]优选地，所述步骤(2)中用聚二甲基硅氧烷密封双网络离子水凝胶前根据传感器单元的形状裁剪双网络离子水凝胶。
[0017]本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法得到的可拉伸双网络水凝胶应用于可拉伸可穿戴的透明非接触屏幕传感器。
[0018]本专利技术提供了一种可拉伸可穿戴的透明非接触屏幕传感器的制备方法，首先将丙烯酰胺、黄原胶和棉花纤维素纳米纤维的去离子水溶液混合，进行搅拌处理，各组分充分溶解，混合均匀，得到混合液；将所述混合液与引发剂过硫酸铵和交联剂N,N'
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亚甲基双丙烯酰胺混合后，离心去除溶液中的气泡，得到前驱体溶液，再注入模具，进行凝胶化处理，在所述凝胶化处理过程中，通过聚合反应生成聚丙烯酰胺，并且聚丙烯酰胺与黄原胶形成共价键，形成聚丙烯酰胺
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黄原胶链，而且所述聚丙烯酰胺
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黄原胶链通过氢键和缠绕进一步与棉花纤维素纳米纤维相互作用，得到具有化学交联和物理交联结构的双网络水凝胶；再将所述双网络水凝胶浸没到电解质溶液中，进行浸泡处理，使电解质溶液中的离子进入到所述双网络水凝胶的网络中，得到双网络离子水凝胶并获得离子电导率，再将双网络离子水凝胶用聚二甲基硅氧烷密封包覆后，最终得到可拉伸可穿戴的透明非接触屏幕传感器。
附图说明
[0019]图1为本专利技术实施例1制备透明非接触屏幕传感器的透光光谱图；
[0020]图2为本专利技术实施例1制备透明非接触屏幕传感器的工作原理示意图；
[0021]图3为本专利技术中由9个实施例1制备的透明非接触屏幕传感器单元组装成传感器阵列，形成的透明非接触屏幕传感器阵列的等效电路图；
[0022]图4为本专利技术中可拉伸可穿戴的非接触屏幕操控系统的使用示意图。
具体实施方式
[0023]本专利技术提供了一种可拉伸可穿戴的透明非接触屏幕传感器的制备方法，包括以下步骤：
[0024](1)将丙烯酰胺、黄原胶和棉花纤维素纳米纤维的去离子水溶液混合，进行搅拌处理，得到混合液；
[0025]将所述混合液与过硫酸铵和N,N'
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亚甲基双丙烯酰胺混合后，进行离心，之后将其注入模具并进行凝胶化处理，得到双网络水凝胶；
[0026](2)将所述步骤(1)得到双网络水凝胶浸没到电解质溶液中，进行浸泡处理，得到双网络离子水凝胶；
[0027](3)用聚二甲基硅氧烷密封所述步骤(2)得到的双网络离子水凝胶，得到可拉伸可穿戴的透明非接触屏幕传感器。
[0028]在本专利技术中，若无特殊说明，所采用的原料均为本领域常规市售产品。
[0029]本专利技术将丙烯酰胺、黄原胶和棉花纤维素纳米纤维的去离子水溶液混合，进行搅拌处理，得到混合液。
[0030]在本专利技术中，所述棉花纤维素纳米纤维的去离子水溶液的配制方法优选为将棉花纤维素纳米纤维和去离子水混合后，室温搅拌直至均匀，得到棉花纤维素纳米纤维的去离子水溶液。
[0031]在本专利技术中，所述丙烯酰胺、黄原胶和所述棉花纤维素纳米纤维的去离子水溶液中棉花纤维素纳米纤维的质量比优选为(300～350):(15～20):(16～22)，更优选为(320～340):(16～19):(17～20)，进一步优选为333:17:18。本专利技术控制丙烯酰胺、黄原胶和所述棉花纤维素纳米纤维的去离子水溶液中棉花纤维素纳米纤维的质量比在上述范围，以构建三维网络结构，增强双网络水凝胶的机械特性。
[0032]在本专利技术中，所述混合的方式优选为向棉花纤维素纳米纤维的去离子水溶液中加入丙烯酰胺和黄原胶粉末形成混合液。
[0033]在本专利技术中，所述搅拌处理的温度优选为室温；所述搅拌处理的时间优选为6～16min，更优选为8～14min。
[0034]得到混合液后，本专利技术将所述混合液与过硫酸铵和N,N'
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亚甲基双丙烯酰胺混合后，进行离心，之后将其注入模具并进行凝胶化处理，得到双网络水凝胶。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可拉伸可穿戴的透明非接触屏幕传感器的制备方法，包括以下步骤：(1)将丙烯酰胺、黄原胶和棉花纤维素纳米纤维的去离子水溶液混合，进行搅拌处理，得到混合液；将所述混合液与过硫酸铵和N,N'
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亚甲基双丙烯酰胺混合后进行离心，之后将其注入模具并进行凝胶化处理，得到双网络水凝胶；(2)将所述步骤(1)得到的双网络水凝胶浸没到电解质溶液中，进行浸泡处理，得到双网络离子水凝胶；(3)用聚二甲基硅氧烷密封所述步骤(2)得到的双网络离子水凝胶，得到可拉伸可穿戴的透明非接触屏幕传感器。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中丙烯酰胺、黄原胶和所述棉花纤维素纳米纤维的去离子水溶液中棉花纤维素纳米纤维的质量比为(300～350):(15～20):(16～22)。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中离心的转速为7000～9000r/min，所述离心的时间为3～5min。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中凝胶化处理的温度为70～90℃，所述凝胶化处理的时间为0....

【专利技术属性】
技术研发人员：毛彦超，郑文涛，李畅，凌丹，张世钏，李潮悦，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：