【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及温度传感设备，特别是涉及一种柔性可穿戴热敏纤维及其制备方法和应用。
技术介绍
1、体温是反映人体健康状况的一项重要指标，利用可穿戴温度传感器对术后患者的体温进行持续、无创的检测有利于改善恢复状况、降低死亡率。另外，可穿戴温度传感器还可以通过量热式流量监测，实现对血液和呼吸气流的监测。由于体温波动变化较小，用于检测体温的可穿戴温度传感器应该柔软、灵活、灵敏度高、生物相容性好、重量轻，自然的贴敷于皮肤表面并且具有足够高的分辨率。
2、根据响应原理不同，温度敏感材料可分为热敏材料、热阻材料和热电偶；其中，以金属氧化物、碳基材料和导电聚合物等为代表的负温度系数(ntc)热敏材料具有更高的灵敏度、远高于导线的电阻率和更经济的成本，极大的降低了可穿戴温度传感器应用的门槛。然而，传统的可穿戴温度传感器中的传感层例如氧化镍传感层，易受到应变、压力等外力作用干扰，造成温度测量的误差，此外，传统的可穿戴温度传感器以平面聚合物为基底，由于基底致密，存在透气性差的问题，降低了穿戴舒适性。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对上述问题，提供一种柔性可穿戴热敏纤维及其制备方法和应用，该柔性可穿戴热敏纤维力学性能优异，可以灵敏、准确、快速的检测温度；采用该柔性可穿戴热敏纤维制成的可穿戴温度传感器，能够很好的应用于医疗领域中进行体温检测。
2、本专利技术公开了一种柔性可穿戴热敏纤维，包括导电纤维以及依次包覆于所述导电纤维任意一端外表面的热敏涂层、外电极层以及封装保护层，所述导
3、所述柔性可穿戴热敏纤维还包括有检测端引出线，所述检测端引出线穿透所述封装保护层与所述外电极层形成电连接。
4、在一实施方式中，所述热敏材料包括纳米氧化镍、还原氧化石墨烯或氧化铜中的至少一种；所述高分子聚合物包括聚酰亚胺、聚氨酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚偏氟乙烯中的至少一种；
5、及/或，所述热敏材料在所述热敏涂层中的质量分数为20％-50％。
6、在一实施方式中，所述热敏涂层的厚度为10μm-100μm，所述导电纤维的直径为0.1mm-0.2mm。
7、在一实施方式中，所述柔性可穿戴热敏纤维还包括有电信号输出端引出线，所述电信号输出端引出线与所述导电纤维远离热敏涂层的另一端形成电连接。
8、在一实施方式中，所述导电纤维选自钨丝、铜丝、不锈钢丝、碳纤维、镀铜尼龙或镀银尼龙。
9、一种如上述的柔性可穿戴热敏纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
10、将导电纤维的任意一端浸入复合油墨中进行镀膜提拉，然后进行固化处理形成热敏涂层，其中，带有所述热敏涂层的一端为所述导电纤维的检测端，所述复合油墨由热敏材料与高分子聚合物溶液混合得到；
11、在所述热敏涂层的表面形成绝缘层，所述绝缘层在所述导电纤维的轴向投影区域内；
12、将所述导电纤维的检测端浸入导电银浆中进行镀膜提拉，所述导电银浆不接触所述导电纤维，取出后将检测端引出线附着于所述导电纤维表面的导电银浆，然后进行固化处理形成外电极层，同时使所述检测端引出线与所述外电极层形成电连接；以及
13、将所述导电纤维的检测端浸入聚硅氧烷溶液中，取出后进行固化形成封装保护层。
14、在一实施方式中，将导电纤维的任意一端浸入复合油墨中进行镀膜提拉的步骤中，提拉速度为15mm/min-40mm/min。
15、在一实施方式中，所述复合油墨还满足以下条件中的至少一个：
16、(1)所述热敏材料与所述高分子聚合物溶液的质量比为20∶79.95-50∶49.9；
17、(2)所述高分子聚合物溶液包括高分子聚合物和有机溶剂，所述高分子聚合物与所述有机溶剂的质量比为1∶5-1∶8，所述有机溶剂包括二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、n-甲基-2-吡咯烷酮、磷酸三乙酯或二甲基亚砜中的至少一种；
18、(3)所述复合油墨中还包括有表面活性剂，所述表面活性剂包括十六烷基三甲基溴化铵、辛基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、硬脂酸聚氧乙烯酯或聚乙二醇双油酸酯中的至少一种，所述表面活性剂与所述热敏材料的质量比为0.05∶20-0.1∶50。
19、一种如上述的柔性可穿戴热敏纤维在可穿戴温度传感器中的应用。
20、一种可穿戴温度传感器，包括如上述的柔性可穿戴热敏纤维以及非导电绷带，所述柔性可穿戴热敏纤维的两端从所述非导电绷带的同侧分别穿透，并通过连接模块固定于所述非导电绷带的表面。
21、本专利技术提供的柔性可穿戴热敏纤维中，首先，由于热敏涂层包覆于导电纤维的外表面，因此，根据公式r＝ρ*l/s可知，通过降低热敏涂层的厚度l，增加接触面积s，能够有效降低热敏涂层的电阻值r，便于检测；其次，热敏涂层中的高分子聚合物增加了热敏涂层的力学性能，尤其是柔韧性，因此，减少了外力作用对温度检测结果的干扰；再次，热敏涂层以及导电纤维具有较好的耐热性，扩大了温度检测的范围，使柔性可穿戴热敏纤维能够适用于多种检测环境，热敏涂层中的热敏材料具有较高的温度敏感特性，提升了测温的精度和灵敏度；另外，封装保护层能够阻挡水汽等干扰物质，增大了柔性可穿戴热敏纤维响应的稳定性；综上，本专利技术提供的柔性可穿戴热敏纤维具有便于保存和使用，响应快速和稳定性良好的优点，可以灵敏、准确、快速的检测温度，能够很好的应用于医疗领域中，例如实现体表温度的长时间实时监测。
22、当将本专利技术提供的柔性可穿戴热敏纤维应用于可穿戴温度传感器中，可以通过编织手法制备可穿戴温度传感器并通过非导电绷带固定于皮肤表面，在灵敏、准确、快速检测温度的基础上，还增加了穿戴舒适性和透气性。
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1.一种柔性可穿戴热敏纤维，其特征在于，包括导电纤维以及依次包覆于所述导电纤维任意一端外表面的热敏涂层、外电极层以及封装保护层，所述导电纤维与所述外电极层不接触，在所述导电纤维的轴向投影区域内，所述热敏涂层与所述外电极层之间还设置有绝缘层，所述热敏涂层以高分子聚合物为基体，且所述基体中包括有热敏材料；
2.根据权利要求1所述的柔性可穿戴热敏纤维，其特征在于，所述热敏材料包括纳米氧化镍、还原氧化石墨烯或氧化铜中的至少一种；所述高分子聚合物包括聚酰亚胺、聚氨酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚偏氟乙烯中的至少一种；
3.根据权利要求1所述的柔性可穿戴热敏纤维，其特征在于，所述热敏涂层的厚度为10μm-100μm，所述导电纤维的直径为0.1mm-0.2mm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的柔性可穿戴热敏纤维，其特征在于，所述柔性可穿戴热敏纤维还包括有电信号输出端引出线，所述电信号输出端引出线与所述导电纤维远离热敏涂层的另一端形成电连接。
5.根据权利要求1-3任一项所述的柔性可穿戴热敏纤维，其特征在于，所述导电纤维选自钨丝、铜丝、不锈钢丝、碳
6.一种如权利要求1-5任一项所述的柔性可穿戴热敏纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的柔性可穿戴热敏纤维的制备方法，其特征在于，将导电纤维的任意一端浸入复合油墨中进行镀膜提拉的步骤中，提拉速度为15mm/min-40mm/min。
8.根据权利要求6所述的柔性可穿戴热敏纤维的制备方法，其特征在于，所述复合油墨还满足以下条件中的至少一个：
9.一种如权利要求1-5任一项所述的柔性可穿戴热敏纤维在可穿戴温度传感器中的应用。
10.一种可穿戴温度传感器，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的柔性可穿戴热敏纤维以及非导电绷带，所述柔性可穿戴热敏纤维的两端从所述非导电绷带的同侧分别穿透，并通过连接模块固定于所述非导电绷带的表面。
...【技术特征摘要】
1.一种柔性可穿戴热敏纤维，其特征在于，包括导电纤维以及依次包覆于所述导电纤维任意一端外表面的热敏涂层、外电极层以及封装保护层，所述导电纤维与所述外电极层不接触，在所述导电纤维的轴向投影区域内，所述热敏涂层与所述外电极层之间还设置有绝缘层，所述热敏涂层以高分子聚合物为基体，且所述基体中包括有热敏材料；
2.根据权利要求1所述的柔性可穿戴热敏纤维，其特征在于，所述热敏材料包括纳米氧化镍、还原氧化石墨烯或氧化铜中的至少一种；所述高分子聚合物包括聚酰亚胺、聚氨酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚偏氟乙烯中的至少一种；
3.根据权利要求1所述的柔性可穿戴热敏纤维，其特征在于，所述热敏涂层的厚度为10μm-100μm，所述导电纤维的直径为0.1mm-0.2mm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的柔性可穿戴热敏纤维，其特征在于，所述柔性可穿戴热敏纤维还包括有电信号输出端引出线，所述电信号输出端引出线与所述导电纤维远离热敏涂层的另一端形成电连接。...
【专利技术属性】
技术研发人员：马志军，马思远，瞿瑞祥，宋晓珂，陈智，
申请(专利权)人：之江实验室，
类型：发明
国别省市：
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