【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于传感器，涉及一种压阻传感器，尤其涉及一种基于同轴静电纺丝基体接枝生长刺状聚吡咯导电相的压阻传感器及其制备方法，该传感器制备方法简单、信号循环稳定性好，可用于高精度，高耐候性的传感领域。
技术介绍
1、近年来，市场对人工智能相关的可穿戴设备需求日益强烈，越来越多的设备实现传感器的集成化和智能化以检测特殊信号，带动核心组件之一的柔性压力传感器在不同领域的研发及应用也迅速崛起。得益于静电纺丝纤维较大的比表面积以及大量的纤维-纤维接触位点，在静电纺丝纤维的表面原位生长导电相有望制备出高性能柔性压力传感器，能够用于体内如肾盂内压等局部生理体征信号的监测。然而，直接在弹性体基体的表面进行导电相的原位生长时，两者之间仅靠氢键结合，结合较弱，容易脱层，且大多数导电相的形貌并不均匀，且聚合物弹性体基体易于蠕变等问题直径仍困扰着学界，导致最终的复合导电纤维膜稳定性差，寿命短，且制备的器件之间的一致性差。本专利技术提供了一种基于同轴静电纺丝基体接枝生长刺状聚吡咯导电相的压阻传感器及其制备方法，可以保证导电相以均一形貌生长在具有高tg材料内芯的同轴纤维上，在保证灵敏度的条件下保持一定的稳定性，从而使得柔性压力传感器在众多领域产业化具有极大的推动意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，提供一种基于同轴静电纺丝基体接枝生长刺状聚吡咯导电相的压阻传感器及其制备方法；该传感器具有质轻、易制作且信号循环稳定性好，可用于高精度，高耐候性场景的实时监测。
2、基于同轴静电纺丝基体接枝生
3、上述技术方案中，进一步的，所述微米纤维膜基体是以热塑性聚氨酯弹性体为外壳，以高tg聚合物为内芯通过同轴静电纺丝制备得到；所述高tg聚合物为聚醚砜、聚酰亚胺中的一种或多种。
4、进一步的，所述同轴静电纺丝为：
5、每6-10g聚氨酯弹性体通过超速混合机溶解在20g n,n-二甲基甲酰胺和20g四氢呋喃的混合溶剂中，形成固含量为14-20wt％的第一均一纺丝溶液，每10-12g的高tg聚合物通过超速混合机溶解在30g n-甲基吡咯烷酮与10g四氢呋喃的混合溶剂中，形成固含量为17-25wt％的第二均一纺丝溶液；在12-20kv的电压、推料速度为0.001-0.003mm/s、接收距离为7cm的纺丝条件下，以第一均一纺丝溶液为外壳，第二均一纺丝溶液为内芯，利用同轴针头得到平均厚度尺寸为100-300μm的微米纤维膜。与传统静电纺丝方式相比，传统静电纺丝搭配表面接枝工艺，单纯的弹性体会导致传感器稳定性差，而单纯的高tg材料与后续导电相之间存在界面失配等问题，会使传感器在柔性应用条件(比如弯折，扭曲)下极易损坏，而本专利技术技术方案没有界面脱落问题，且有高tg材料做内芯，稳定性有了很大提高。
6、进一步的，所述的导电纤维膜的制备方法如下：
7、将多巴胺溶解在去离子水中，然后加入吡咯单体，磁力搅拌30分钟至全部溶解后得到溶液a，放置于0-6℃环境中5分钟；
8、取微米纤维膜泡在溶液a中，完全浸润后，在0-6℃环境中放置至少12h，然后将氯化铁粉末加入到去离子水中，磁力搅拌30分钟至完全溶解后，滴加一定量盐酸溶液并继续搅拌30分钟，在0-6℃环境中静置至少1h后得到溶液b；
9、在低温条件下，将溶液b逐滴加入到溶液a中，继续在0-6℃环境反应至少12h，然后将生长导电相后的纤维膜超声后洗净，烘干即可。
10、上述环境温度中，优选4-5℃。
11、本专利技术采用多巴胺作为化学粘合剂，与传统方法采用十二烷基苯磺酸相比，十二烷基苯磺酸在导电相与基体之间只有氢键链接，而多巴胺会有化学键链接，更加稳定，没有界面问题，而且只有多巴胺的参与才可以将吡咯聚合成刺状结构，是本实验中不可或缺的一步。通过加入盐酸是向反应环境中加入氢离子，氢离子可以使吡咯聚合时更易形成α-α结合，可以使聚吡咯的链更倾向于伸直，而不是团聚，这也是宏观可以生成刺状结构的理论基础。
12、进一步的，所述多巴胺单体与吡咯单体的摩尔比为2:1，氯化铁与吡咯单体摩尔比为2:5。
13、进一步的，所述多巴胺单体的浓度为0.02mol/l，所述吡咯单体浓度为0.2mol/l，所述盐酸浓度为2mol/l。
14、进一步的，所述的导电纤维膜的电导率范围为0.1-2s/m。
15、更进一步的，其特征在于，所述的导电纤维膜的厚度为0.1-0.3mm。
16、所述的压阻传感器的压敏原理是由于同轴微米纤维膜基体上面原位接枝基于多巴胺化学接枝生长均一的刺状聚吡咯导电相，在不同压力的作用下，由于接枝了刺状导电相的纤维接触不同而呈现出不同的有效电阻从而实现传感作用。静电纺丝制备压力传感器是为了增加相互接触时的接触位点，而刺状结构在压力作用下更能大幅增加压力位点，从而提高灵敏度。
17、本专利技术技术方案的有益效果为：
18、本专利技术提供一种基于同轴静电纺丝基体接枝生长刺状聚吡咯导电相的压阻传感器及其制备方法，该传感器制备方法简单、信号循环稳定性好，在高精度，高耐候性的传感领域具有巨大潜力和优势。
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1.基于同轴静电纺丝基体接枝生长刺状聚吡咯导电相的压阻传感器,包括压敏层、电极层和封装层，其特征在于，所述压敏层是在微米纤维膜基体上原位接枝基于多巴胺化学接枝生长刺状聚吡咯导电相得到的导电纤维膜；所述微米纤维膜通过同轴静电纺丝制得。
2.根据权利要求1所述的基于同轴静电纺丝基体接枝生长刺状聚吡咯导电相的压阻传感器，其特征在于，所述微米纤维膜基体是以弹性体为外壳，以高Tg聚合物为内芯通过同轴静电纺丝制备得到；所述弹性体包括热塑性聚氨酯、聚二甲基硅氧烷PDMS、Ecoflex，所述高Tg聚合物为聚醚砜、聚酰亚胺中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的基于同轴静电纺丝基体接枝生长刺状聚吡咯导电相的压阻传感器，其特征在于，所述同轴静电纺丝为：
4.根据权利要求1所述的基于同轴静电纺丝基体接枝生长刺状聚吡咯导电相的压阻传感器，其特征在于，所述的导电纤维膜的制备方法如下：
5.根据权利要求4所述的基于同轴静电纺丝基体接枝生长刺状聚吡咯导电相的压阻传感器，其特征在于，所述多巴胺单体与吡咯单体的摩尔比为2:1，氯化铁与吡咯单体摩尔比为2:5。p>
6.根据权利要求1所述的基于同轴静电纺丝基体接枝生长刺状聚吡咯导电相的压阻传感器，其特征在于，所述多巴胺单体的浓度为0.02mol/L，所述吡咯单体浓度为0.2mol/L，所述盐酸浓度为2mol/L。
7.根据权利要求1所述的基于同轴静电纺丝基体接枝生长刺状聚吡咯导电相的压阻传感器，其特征在于，所述的导电纤维膜的电导率范围为0.1-2S/m。
8.根据权利要求1所述的基于同轴静电纺丝基体接枝生长刺状聚吡咯导电相的压阻传感器，其特征在于，所述的导电纤维膜的厚度为0.1-0.3mm。
...【技术特征摘要】
1.基于同轴静电纺丝基体接枝生长刺状聚吡咯导电相的压阻传感器,包括压敏层、电极层和封装层，其特征在于，所述压敏层是在微米纤维膜基体上原位接枝基于多巴胺化学接枝生长刺状聚吡咯导电相得到的导电纤维膜；所述微米纤维膜通过同轴静电纺丝制得。
2.根据权利要求1所述的基于同轴静电纺丝基体接枝生长刺状聚吡咯导电相的压阻传感器，其特征在于，所述微米纤维膜基体是以弹性体为外壳，以高tg聚合物为内芯通过同轴静电纺丝制备得到；所述弹性体包括热塑性聚氨酯、聚二甲基硅氧烷pdms、ecoflex，所述高tg聚合物为聚醚砜、聚酰亚胺中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的基于同轴静电纺丝基体接枝生长刺状聚吡咯导电相的压阻传感器，其特征在于，所述同轴静电纺丝为：
4.根据权利要求1所述的基于同轴静电纺丝基体接枝生长刺状聚吡咯导电相的压阻...
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