【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于可穿戴传感器件，具体涉及一种具有高粘附性和高导电性的自凝防冻水凝胶的制备方法及其在可穿戴滑雪运动传感装置方面的应用。
技术介绍
1、滑雪运动项目由于趣味性以及对身体的全方位锻炼受到广泛关注。然而，由于滑雪项目具有危险性，滑雪者常因为不标准的滑雪姿势造成关节扭伤、肌肉拉伤及骨折等不同程度的身体损伤。因此，鉴于滑雪运动的高危性以及专业性，在低温环境下有效分析并客观反馈滑雪运动者的运动状态尤为重要。水凝胶作为柔性电子器件的一部分已经被研究应用于储能、生物医药、人机界面交互及传感等领域。其中，水凝胶因其三维网状结构，良好的柔性和可拉伸性在运动传感方面展现出可期的应用前景。然而，传统的水凝胶基运动传感器具有较低的黏附能力和导电性。尤其是水凝胶较低的抗寒能力使其在低温运动传感领域具有局限性。因此，开发一种能够在低温条件下工作的具有高粘附性和高导电性的水凝胶制备方法并用于滑雪运动传感，对于准确分析滑雪运动过程、规避身体损伤风险和辅助滑雪训练具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对上述现状，旨在提供一种具有高粘附性和导电性的自凝防冻水凝胶的制备方法，自凝防冻水凝胶基可穿戴传感设备用于检测人体运动并输出稳定信号。该方法成本低廉，工艺简单，高效，适合大规模生产制备。
2、本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
3、一种自凝防冻水凝胶的制备方法，有以下步骤：
4、(1)将单宁酸、丙烯酸、硫酸铝、交联剂和引发剂按照40：3000：360：5
5、(2)将单宁酸与银螯合制备单宁酸-银纳米颗粒，记为ta-ag纳米颗粒；将ta-ag纳米颗粒溶于去离子水中配制成0.015g/ml的ta-ag水溶液，将ta-ag水溶液与步骤(1)中混合溶液按体积比105：5000混合，再将得到的混合溶液与甘油按体积比2：1混合，得到带有纳米粒子的前驱体溶液；
6、(3)将步骤(2)中的前驱体溶液装入聚四氟乙烯的模具中并将模具用保鲜膜密封；室温下，ta-ag纳米颗粒诱发自由基聚合反应，得到自凝防冻水凝胶，记为tsta水凝胶。
7、其中，步骤(2)所述将单宁酸与银螯合制备单宁酸-银纳米颗粒具体步骤如下：
8、s21、将单宁酸和硝酸银分别溶解在去离子水中，浓度均为2mg/ml；
9、s22、将单宁酸与硝酸银溶液按体积比1：1进行混合并超声处理30分钟；
10、s23、将混合溶液以8000转/分钟离心12分钟得到ta-ag纳米颗粒。
11、一种自凝防冻水凝胶的应用，是用于制备柔性可穿戴的滑雪运动传感装置的传感模块，具体步骤为：将tsta水凝胶剪成10mm×4mm×3mm的条状，并穿插进滑雪防护服中对应的部位，各部位的tsta水凝胶作为传感装置的传感模块，与数据采集存储模块相连，在运动时由数据采集存储模块记录各部位的tsta水凝胶电阻变化数据，供运动后对运动状态变化的分析用；
12、所述数据采集存储模块包括恒流源1、模数转换器2、单片机3和存储控制器4，其中恒流源1为tsta水凝胶提供恒定电流，用以在tsta水凝胶两端产生随tsta水凝胶阻值变化的电压，模数转换器2将该电压转换成数字信号并传送至单片机3，单片机3将各个部位采集的数据通过存储控制器4存储于外存介质中。
13、有益效果：
14、本专利技术提出了一种自凝防冻水凝胶的制备方法，将导电纳米颗粒添入到水凝胶体系中，既提高了水凝胶的粘附性和导电性，又能加速了整个反应体系的自由基聚合形成自凝水凝胶。甘油作为溶剂使水凝胶具备抗寒能力，在寒冷的条件下也能保持较高的柔韧性。本专利技术制备方法简单易行，原料价格低廉，信号响应灵敏，便于实时记录运动状态数据观。实现了在寒冷条件下对滑雪运动者的运动监测，对滑雪训练、教学起到有效的辅助作用。
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1.一种自凝防冻水凝胶的制备方法，有以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种自凝防冻水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述将单宁酸与银螯合制备单宁酸-银纳米颗粒具体步骤如下：
3.一种自凝防冻水凝胶的应用，所述自凝防冻水凝胶是按权利要求1的方法制备的，用于制备柔性可穿戴的滑雪运动传感装置的传感模块，具体步骤为：将TSTA水凝胶剪成10mm×4mm×3mm的条状，并穿插进滑雪防护服中对应的部位，各部位的TSTA水凝胶作为传感装置的传感模块，与数据采集存储模块相连，在运动时由数据采集存储模块记录各部位的TSTA水凝胶电阻变化数据，供运动后对运动状态变化的分析用。
4.根据权利要求3所述的一种自凝防冻水凝胶的应用，其特征在于，所述数据采集存储模块包括恒流源1、模数转换器2、单片机3和存储控制器4，其中恒流源1为TSTA水凝胶提供恒定电流，用以在TSTA水凝胶两端产生随TSTA水凝胶阻值变化的电压，模数转换器2将该电压转换成数字信号并传送至单片机3，单片机3将各个部位采集的数据通过存储控制器4存储于外存介质中。
【技术特征摘要】
1.一种自凝防冻水凝胶的制备方法，有以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种自凝防冻水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述将单宁酸与银螯合制备单宁酸-银纳米颗粒具体步骤如下：
3.一种自凝防冻水凝胶的应用，所述自凝防冻水凝胶是按权利要求1的方法制备的，用于制备柔性可穿戴的滑雪运动传感装置的传感模块，具体步骤为：将tsta水凝胶剪成10mm×4mm×3mm的条状，并穿插进滑雪防护服中对应的部位，各部位的tsta水凝胶作为传感装置的传感模块，与数据采...
【专利技术属性】
技术研发人员：李冰，董昊坤，赵励嘉，高嘉旺，
申请(专利权)人：长春师范大学，
类型：发明
国别省市：
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