一种基于纳米纤维的力制造技术

一种基于纳米纤维的力

【技术实现步骤摘要】
一种基于纳米纤维的力/磁传感器材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及柔性可穿戴传感器
，具体的说是一种基于纳米纤维的力
/
磁传感器材料及其制备方法
。

技术介绍

[0002]力
/
磁传感器主要作用是感知外部刺激并将其输出为可记录的电信号，为了在高分子聚合物基体上实现不同种类刺激的响应，需在柔性纤维基体中添加导电填料，使纤维具有较好导电性和磁响应性能的传感器
。
[0003]力
/
磁传感器在柔性电子皮肤
、
个人智能医疗系统
、
运动监测系统
、
人机交互等领域表现出广泛的应用前景
。
但是，现有技术中通常采用的导电填料与柔性基体的相互作用通常较弱，为了提高柔性传感器的高灵敏度，需要往柔性基体上添加大量的导电纳米材料，导致成本增加，还会产生力学性能方面的问题
。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在解决现有技术中通过在柔性基体中添加大量导电纳米材料以提高柔性传感器灵敏度而导致的生产成本高
、
比表面积低
、
生物相容性差的问题，提供一种基于纳米纤维的力
/
磁传感器材料及其制备方法
。
[0005]为了解决以上技术问题，本专利技术采用的具体方案为一种基于纳米纤维的力
/
磁传感器材料的制备方法：将聚氧化乙烯加入由海藻酸钠与壳聚糖聚合物组成的混合液中，再加入核壳式双分散磁性微粒，得到电纺丝溶液；最后将电纺丝溶液通过注射器喷至收集器上形成导电纳米纤维膜，即制得力
/
磁传感器材料
。
[0006]作为上述一种基于纳米纤维的力
/
磁传感器材料的制备方法的一个优化方案：具体步骤如下：
[0007]S1
：将聚氧化乙烯聚合物加入去离子水中均匀混合，得到聚氧化乙烯水溶液
A
；
[0008]S2
：将海藻酸钠和壳聚糖聚合物加入去离子水中均匀混合，得到海藻酸钠和壳聚糖聚合物混合水溶液
B
；
[0009]S3:
将
S1
中的聚氧化乙烯水溶液
A
和
S2
中的海藻酸钠和壳聚糖聚合物混合水溶液
B
搅拌混合，配置得到透明的混合溶液
C
；
[0010]S4:
将核壳式双分散磁性微粒加入
S3
中的混合溶液
C
中，并经超声处理后搅拌至充分混匀，真空处理去除搅拌产生的气泡，得到磁导电纺丝溶液
D
；
[0011]S5:
通过注射器抽取
S4
中的磁导电纺丝溶液
D
，调整注射器喷丝头与收集器之间的距离；开启高压电源，调整注射器的喷射速度，磁导电纺丝溶液
D
由注射器喷丝头喷出至收集器上形成导电纳米纤维膜
。
[0012]作为上述一种基于纳米纤维的力
/
磁传感器材料的制备方法的另一个优化方案：所述步骤
S1
中海藻酸钠与壳聚糖聚合物的质量比为
2:0.1
～5；聚氧化乙烯和海藻酸钠
、
壳聚糖聚合物溶液的质量比
5:0.5
～
4。
[0013]作为上述一种基于纳米纤维的力
/
磁传感器材料的制备方法的另一个优化方案：所述步骤
S3
中的搅拌速度为
400
～
600r/min
，搅拌时间为4～
10h
，搅拌温度为
20
～
40℃。
[0014]作为上述一种基于纳米纤维的力
/
磁传感器材料的制备方法的另一个优化方案：所述步骤
S4
中的搅拌时间为1～
2h
，搅拌速度为
400
～
600r/min
，超声波的超声时间为
10
～
30min
；真空处理去除气泡的气压为
‑
0.06
～
‑
0.1MPa
，真空处理气泡的时间为1～
3h。
[0015]作为上述一种基于纳米纤维的力
/
磁传感器材料的制备方法的另一个优化方案：所述步骤
S5
中注射器喷丝头与收集器之间的距离为6～
20cm
；高压电源的电压为
15
～
25Kv
；磁导电纺丝溶液
D
的流速为
0.8
～
3mL/h
；磁导电纺丝溶液
D
的纺丝时间为6～
14h。
[0016]作为上述一种基于纳米纤维的力
/
磁传感器材料的制备方法的另一个优化方案：核壳式双分散磁性微粒制备方法的具体步骤如下：
[0017]S1:
取适量的羰基铁粉
、
磁性
Fe3O4和氯化钠加入去离子水中混合，得到混合物；将明胶加入混合物，经超声波振荡明胶溶液包覆于羰基铁粉
、
磁性
Fe3O4表面；使用永磁铁将包覆的磁性微粒分离出，再使用蒸馏水洗涤
、
干燥磁性微粒；
[0018]S2:
将多壁碳纳米管加入硝酸与硫酸的混合溶液中进行加热，并经超声波照射后得到含有酸化的多壁碳纳米管溶液；
[0019]S3:
将
S1
中得到的被明胶包覆的磁性微粒加入
S2
中含有酸化的多壁碳纳米管溶液中，多壁碳纳米管溶液随超声波的振荡而包覆于被明胶包覆的磁性微粒表面；通过永磁铁即可分离出被明胶和多壁碳纳米管包覆的磁性微粒
。
[0020]作为上述一种基于纳米纤维的力
/
磁传感器材料的制备方法的另一个优化方案：羰基铁粉
、
磁性
Fe3O4和氯化钠的质量比为
4:0.5:0.2
，羰基铁粉与明胶水溶液中明胶的质量之比为
4:2.5。
[0021]作为上述一种基于纳米纤维的力
/
磁传感器材料的制备方法的另一个优化方案：羰基铁粉的平均粒径为
3.5
μ
m
，密度为
7.9g/cm3；磁性
Fe3O4的平均粒径为
20nm
；硝酸与硫酸的摩尔比为
3:1。
[0022]一种基于纳米纤维的力
/
磁传感器材料，由上述中任一所述制备方法制得
。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0024]本专利技术中海藻酸钠
/...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于纳米纤维的力
/
磁传感器材料的制备方法，其特征在于：将聚氧化乙烯加入由海藻酸钠与壳聚糖聚合物组成的混合液中，再加入核壳式双分散磁性微粒，得到电纺丝溶液；最后将电纺丝溶液通过注射器喷至收集器上形成导电纳米纤维膜，即制得力
/
磁传感器材料
。2.
根据权利要求1所述的一种基于纳米纤维的力
/
磁传感器材料的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：
S1
：将聚氧化乙烯聚合物加入去离子水中均匀混合，得到聚氧化乙烯水溶液
A
；
S2
：将海藻酸钠和壳聚糖聚合物加入去离子水中均匀混合，得到海藻酸钠和壳聚糖聚合物混合水溶液
B
；
S3:
将
S1
中的聚氧化乙烯水溶液
A
和
S2
中的海藻酸钠和壳聚糖聚合物混合水溶液
B
搅拌混合，配置得到透明的混合溶液
C
；
S4:
将核壳式双分散磁性微粒加入
S3
中的混合溶液
C
中，并经超声处理后搅拌至充分混匀，真空处理去除搅拌产生的气泡，得到磁导电纺丝溶液
D
；
S5:
通过注射器抽取
S4
中的磁导电纺丝溶液
D
，调整注射器喷丝头与收集器之间的距离；开启高压电源，调整注射器的喷射速度，磁导电纺丝溶液
D
由注射器喷丝头喷出至收集器上形成导电纳米纤维膜
。3.
根据权利要求2所述的一种基于纳米纤维的力
/
磁传感器材料的制备方法，其特征在于：所述步骤
S1
中海藻酸钠与壳聚糖聚合物的质量比为
2:0.1
～5；聚氧化乙烯和海藻酸钠
、
壳聚糖聚合物溶液的质量比
5:0.5
～
4。4.
根据权利要求2所述的一种基于纳米纤维的力
/
磁传感器材料的制备方法，其特征在于：所述步骤
S3
中的搅拌速度为
400
～
600r/min
，搅拌时间为4～
10h
，搅拌温度为
20
～
40℃。5.
根据权利要求2所述的一种基于纳米纤维的力
/
磁传感器材料的制备方法，其特征在于：所述步骤
S4
中的搅拌时间为1～
2h
，搅拌速度为
400
～
600r/min
，超...

【专利技术属性】
技术研发人员：付裕，赵世杰，王双琨，马跃龙，王东，
申请(专利权)人：河南工业大学，
类型：发明
国别省市：