【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于柔性传感器，尤其是涉及一种吸排汗纳米纤维薄膜、纳米纤维基柔性触觉-温度传感器。
技术介绍
1、随着可穿戴设备的智能化发展，智能传感技术与人类生活的关系日益紧密。柔性传感器可以将外界刺激转换为电信号，为可穿戴设备实时提供关键信息，吸引了很多研究学者的注意。
2、现有的传感器可以检测压力、切向力、温度、湿度、速度等多种信息，但是研究多集中于单个物理参数的检测，缺少集多个测量参数于一体的多功能传感器。针对这个问题，研究人员已经开始研发多功能传感器，如能够同时检测压力和温度的双功能传感器。
3、现有的触觉-温度传感器制备方法主要分为直接集成法和解耦法两种。直接集成法是将触觉传感器和温度传感器通过平面铺展或层层堆叠的方式集成于一体，传感信号之间耦合程度低，信号误差小，但直接集成法制作的传感器存在制造工艺复杂，且使用的工艺需要兼容的问题。解耦法采用了对触觉和温度刺激均敏感的单一传感器，通过传感材料设计或信号检测技术来区分触觉信号和温度信号，实现触觉信号和温度信号的同时测量，但对触觉和温度的同时监测，大多是由材料的特性决定的，信号解耦过程复杂，触觉与温度检测结构为一体，无法单独对一种信号的检测进行传感器的结构优化设计。因此如何提供一种压力、体温双参数监测，且二者互不干扰，同时制备工艺简单便捷的触觉-温度双功能传感器，是研发人员需要解决的问题。
4、除此之外，传统传感器采用刚性硬质的材质，无法与人体紧密贴附，只能借助工具固定在人体表面，长时间信号检测会造成人体不适。而现有的柔性传感器虽然可以紧密
技术实现思路
1、有鉴于此，为解决上述技术问题，本专利技术提出一种柔韧性好、贴附性佳、皮肤跟随性好，同时具备吸排汗功能的纳米纤维薄膜，同时提出了其制备方法和应用；基于此还提出了一种构建于吸排汗纳米纤维薄膜上的纳米纤维基柔性触觉-温度传感器，实现压力、体温双参数监测，且二者互不干扰，同时提出了纳米纤维基柔性触觉-温度传感器的制备方法和应用。
2、为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
3、本专利技术第一方面提供了一种吸排汗纳米纤维薄膜，包括通过静电纺丝方式制备得到亲水薄膜及喷涂于所述亲水薄膜一侧表面的疏水涂层。
4、利用材料的亲疏水特性，制备出一侧吸水一侧疏水的功能性薄膜；采用静电纺丝技术，将亲水材料纺制在收集铝箔上，并在亲水薄膜表面喷涂疏水材料；吸水侧水滴受纤维间毛细作用力的吸引可以在10s内被完全吸收并实现完全扩散，疏水侧水滴无法浸湿或穿透，但可以穿过湿气分子，湿气分子可以透过纳米纤维薄膜中的网络孔洞结构挥发至外部环境中，总体起到吸汗、排汗的作用，实现被包覆皮肤与外界环境良好的气体与湿气交换微循环，长期贴敷皮肤穿戴不会造成红肿、发炎等健康问题。
5、在本专利技术一些优选的吸排汗纳米纤维薄膜的实施方式中，所述亲水薄膜的材料为聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种；所述疏水涂层的材料为硬脂酸。
6、在本专利技术一些优选的吸排汗纳米纤维薄膜的实施方式中，所述亲水薄膜的厚度为0.025～0.3mm，所述疏水涂层厚度为0.001mm～0.05mm；所述吸排汗纳米纤维薄膜的厚度为0.025～0.35mm。
7、本专利技术第二方面提供了一种吸排汗纳米纤维薄膜的制备方法，包括如下步骤：
8、s1、将疏水材料溶解于溶剂a中，制备成疏水材料溶液；将亲水材料溶解于有机溶剂b中，制备成亲水材料纺丝溶液；
9、s2、通过静电纺丝法对亲水材料纺丝溶液进行电纺，得到由电纺亲水纳米纤维构成的亲水薄膜；
10、s3、通过喷涂工艺将疏水材料溶液喷涂到亲水薄膜一侧表面，干燥形成疏水材料微片包覆，得到由亲水薄膜和设于亲水薄膜一侧表面的疏水涂层构成的一侧亲水、另一侧疏水的吸排汗纳米纤维薄膜。
11、在本专利技术一些优选的吸排汗纳米纤维薄膜的制备方法的实施方式中，所述s1中，疏水材料为硬脂酸；溶剂a为去离子水；疏水材料溶液中硬脂酸的浓度为0.1wt％-1wt％
12、在本专利技术一些优选的吸排汗纳米纤维薄膜的制备方法实施方式中，所述s1中，亲水材料为聚丙烯腈；有机溶剂b为dmf；亲水材料纺丝溶液中聚丙烯腈的浓度为5wt％-15wt％；
13、或亲水材料为聚乙烯醇；有机溶剂b为水、苯、dmf、脂肪族烃类或乙醚；亲水材料纺丝溶液中聚乙烯醇的浓度为2wt％-12wt％；
14、或亲水材料为聚乙烯吡咯烷酮；有机溶剂b为乙醇和dmf的混合溶剂，乙醇和dmf重量比为1：1；亲水材料纺丝溶液中聚乙烯吡咯烷酮的浓度为10wt％-12wt％。
15、在本专利技术一些优选的吸排汗纳米纤维薄膜的制备方法的实施方式中，所述s2中，具体过程为：将亲水材料纺丝溶液加到19号金属针的注射器中，在注射器针头尖端连接高压电源，施20kv高电压，以0.08ml·min-1的恒定流速电纺，电纺亲水纳米纤维收集在距离注射器喷嘴20cm处的收集器上，得到由电纺亲水纳米纤维构成的亲水薄膜。
16、在本专利技术一些优选的吸排汗纳米纤维薄膜的制备方法的实施方式中，所述s3中，具体过程为：将疏水材料溶液灌注在喷枪的液体储罐中，利用气泵压缩空气产生的高速气流将疏水材料溶液喷涂在亲水薄膜一侧表面，75℃烘箱干燥30分钟，得到一侧疏水，另一侧亲水的吸排汗纳米纤维薄膜。
17、本专利技术第三方面提供了一种吸排汗纳米纤维薄膜在柔性传感器中的应用。
18、本专利技术第四方面提供了一种纳米纤维基柔性触觉-温度传感器，包括纳米纤维薄膜基底、并排设于所述纳米纤维薄膜基底上的压力电极和温度电极、覆盖于电极上的电介质层；所述纳米纤维薄膜基底为所述的吸排汗纳米纤维薄膜；所述压力电极和所述温度电极设于所述纳米纤维薄膜基底的疏水侧上，所述压力电极为叉指形压力电极，所述温度电极为蛇形温度电极；所述电介质层为热塑性聚氨酯和离子液体的混合溶液通过静电纺丝方式制备得到的纳米纤维柔性薄膜。
19、采用吸排汗纳米纤维薄膜作为基底，在使用过程中亲水侧可以迅速吸收汗液并扩散开，拥有出色的吸水性能，并借助疏松透气的纳米纤维结构，迅速挥发汗液保持人体表面皮肤的干爽；疏水侧可以充分隔绝汗液，同时通过纤维结构排出水蒸气，保护在其上构建的传感结构，保证传感功能的有效性和持久性，避免汗液腐蚀传感器结构，影响传感性能；压力电极选用叉指结构，可以增加电极表面积，提高电极的灵敏度和响应速度；温度电极采用蛇形结构，增加电极长度并减小横截面积，有利于在温度变化时实现较大的电阻变化；电介质层选择热塑性聚氨酯弹性体橡胶(tpu)和离本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种吸排汗纳米纤维薄膜，其特征在于：包括通过静电纺丝方式制备得到亲水薄膜及喷涂于所述亲水薄膜一侧表面的疏水涂层。
2.根据权利要求1所述的吸排汗纳米纤维薄膜，其特征在于：所述亲水薄膜的材料为聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种；所述疏水涂层的材料为硬脂酸。
3.根据权利要求1所述的吸排汗纳米纤维薄膜，其特征在于：所述亲水薄膜的厚度为0.025～0.3mm，所述疏水涂层厚度为0.001mm～0.05mm；所述吸排汗纳米纤维薄膜的厚度为0.025～0.35mm。
4.权利要求1到3任一项所述的吸排汗纳米纤维薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的吸排汗纳米纤维薄膜的制备方法，其特征在于：所述S1中，疏水材料为硬脂酸；溶剂A为去离子水；疏水材料溶液中硬脂酸的浓度为0.1wt％-1wt％；
6.权利要求1到3任一项所述的吸排汗纳米纤维薄膜的用途，其特征在于：在柔性传感器中的应用。
7.一种纳米纤维基柔性触觉-温度传感器，其特征在于：包括纳米纤维薄膜基底、并排设于所述纳米纤维薄膜基
8.权利要求7所述的纳米纤维基柔性触觉-温度传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
9.根据权利要求8所述的纳米纤维基柔性触觉-温度传感器的制备方法，其特征在于：所述D2中，有机溶剂C为DMSO、DMF和THF的混合溶剂，DMSO、DMF和THF重量比为1.0∶4.5∶4.5；热塑性聚氨酯的浓度为8wt％-20wt％；离子液体的浓度为20wt％；
10.权利要求8所述的纳米纤维基柔性触觉-温度传感器的用途，其特征在于：在可穿戴设备上的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种吸排汗纳米纤维薄膜，其特征在于：包括通过静电纺丝方式制备得到亲水薄膜及喷涂于所述亲水薄膜一侧表面的疏水涂层。
2.根据权利要求1所述的吸排汗纳米纤维薄膜，其特征在于：所述亲水薄膜的材料为聚丙烯腈、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮中的一种；所述疏水涂层的材料为硬脂酸。
3.根据权利要求1所述的吸排汗纳米纤维薄膜，其特征在于：所述亲水薄膜的厚度为0.025～0.3mm，所述疏水涂层厚度为0.001mm～0.05mm；所述吸排汗纳米纤维薄膜的厚度为0.025～0.35mm。
4.权利要求1到3任一项所述的吸排汗纳米纤维薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.根据权利要求4所述的吸排汗纳米纤维薄膜的制备方法，其特征在于：所述s1中，疏水材料为硬脂酸；溶剂a为去离子水；疏水材料溶液中硬脂酸的浓度为0.1wt％-1wt％；
6.权利要求1到3任一项所述的吸排汗纳米纤维薄膜的用途，其特征在于：在柔性传感器中的应用。
7.一种纳米...
【专利技术属性】
技术研发人员：孟垂舟，李语瑞，王鹏，刘腾，郭士杰，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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