CN106738953A - 一种制备可拉伸呼吸探测材料的方法 - Google Patents

一种制备可拉伸呼吸探测材料的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106738953A
CN106738953A CN201611080439.5A CN201611080439A CN106738953A CN 106738953 A CN106738953 A CN 106738953A CN 201611080439 A CN201611080439 A CN 201611080439A CN 106738953 A CN106738953 A CN 106738953A
Authority
CN
China
Prior art keywords
stretchable
breathing
stretching
detection material
nitrile rubber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201611080439.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106738953B (zh
Inventor
喻研
宋永明
臧剑锋
叶镭
关曜东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huazhong University of Science and Technology
Original Assignee
Huazhong University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huazhong University of Science and Technology filed Critical Huazhong University of Science and Technology
Priority to CN201611080439.5A priority Critical patent/CN106738953B/zh
Publication of CN106738953A publication Critical patent/CN106738953A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106738953B publication Critical patent/CN106738953B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/48—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor using adhesives, i.e. using supplementary joining material; solvent bonding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/01—General aspects dealing with the joint area or with the area to be joined
    • B29C66/02—Preparation of the material, in the area to be joined, prior to joining or welding
    • B29C66/022—Mechanical pre-treatments, e.g. reshaping

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

本发明公开了一种可拉伸呼吸探测材料的制备方法，该方法将可拉伸超高粘性胶带VHB衬底进行一定程度的预拉伸，然后将丁腈橡胶膜粘贴在预拉伸的VHB上，最后释放预拉伸应力形成褶皱的丁腈橡胶膜，得到可拉伸呼吸探测材料。本发明机制在于呼吸中的水气在褶皱的丁腈橡胶膜表面形成水分子膜的瞬时导电作用——呼气时水分子凝结成膜使得电极间的电阻降低，呼气停止后水分子膜瞬间挥发并使得电极间的电阻增大，因此可以根据电阻变化引发的电流变化来探测呼吸；同时由于褶皱所引发的毛细作用，可以使材料分辨出呼吸的强弱；由于所选衬底可拉伸，因此探测材料具有良好的可拉伸性；同时原材料成本低廉，制备工艺简便，因此还具有成本低的特点。

Description

一种制备可拉伸呼吸探测材料的方法
技术领域
本发明属于柔性呼吸传感器材料的制备方法及工艺领域，更具体的，涉及一种预拉伸释放制备可拉伸呼吸探测材料的方法。
背景技术
可穿戴式人体呼吸状态监测的设计和开发在最近几年里引来了众多的关注，主要是由于医疗成本增加以及微型可穿戴传感器、智能纺织品、微电子学、和无线通信等科学技术进步的推动，使得戴式人体呼吸状态监测系统可对穿戴者的日常活动的影响降到最低，以期实现低生理、心理负荷下的个人健康管理和对病人健康状况实时监护，比如早期预报睡眠呼吸暂停低通气综合症等。因此可以极早预防各种并发症的发生，提高患者的存活率。可穿戴监测技术为实时监测睡眠呼吸暂停低通气综合征病人的呼吸状态提供了一种简便方法。然而，目前医疗及健康探测系统中应用于呼吸监测传感器的材料通常成本较高，制备过程复杂，难以实现批量化生产。
因此，开发新型工艺来制备具有良好可拉伸性的低成本呼吸探测材料具有重要的实际意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简易的制备可拉伸呼吸探测材料的预拉伸释放方法，用于解决现有材料成本较高，制备过程复杂，难以实现批量化生产等技术问题。
本发明提供的可拉伸呼吸探测材料的方法，技术方案为
一种制备可拉伸呼吸探测材料的方法，包括如下步骤：
(1)将粘性可拉伸橡胶衬底进行一定程度的预拉伸；
(2)将丁腈橡胶膜直接粘贴在预拉伸的粘性可拉伸橡胶衬底上；粘性可拉伸橡胶衬底本身具有很高的粘性，此过程粘结剂不是必备材料；
(3)释放预拉伸应力，形成褶皱的丁腈橡胶膜，得到可拉伸呼吸探测材料。
优选地，所述可拉伸橡胶衬底预拉伸率为未拉伸时原长的100％～500％。
优选地，所述粘性可拉伸橡胶衬底为可拉伸超高粘性胶带VHB。
本发明所制备的可拉伸呼吸探测材料的探测机制在于呼吸中的水气在褶皱的丁腈橡胶膜表面形成水分子膜的瞬时导电作用——呼气时水分子凝结成膜使得电极间的电阻降低(电流上升)，呼气停止后水分子膜瞬间挥发并使得电极间的电阻增大(电流下降)，因此可以根据电阻变化引发的电流变化来探测呼吸；同时由于褶皱所引发的毛细作用，可以使材料分辨出呼吸的强弱；由于所选衬底可拉伸，因此探测材料具有良好的可拉伸性；同时原材料成本低廉，制备工艺简便，因此还具有成本低的特点。
本发明的有益效果是：通过简单易行的预拉伸-粘贴-释放工艺步骤，可以制备出一种具有可拉伸呼吸探测材料，与目前的制备工艺相比，该技术具有简单易行的制备工艺、极短的工艺周期、以及较低的成本。该方法不需要复杂的工艺步骤以及繁多的辅助材料，仅需要将丁腈橡胶膜粘贴在预拉伸的粘性可拉伸橡胶衬底上，并释放预拉伸应力(形成褶皱的丁腈橡胶膜)，即可制备出可拉伸呼吸探测材料，与目前常见的制备方法相比，具有极其优异的工艺便利性。并且与目前常见的探测呼吸的半导体材料不同，该绝缘材料具有极佳的稳定性。
附图说明
图1为实例2-4所制备的可拉伸呼吸探测材料的形貌照片；图2为实例2-4所制备的可拉伸呼吸传感器的探测信号。
各图中可以看到丁腈橡胶膜褶皱的形成，图中标尺为1mm。
图1(a)是实例1的微观形貌；图1(b)是实例2微观形貌；图1(c)实例3微观形貌；图2(a)是实例1拉伸呼吸探测材料性能；图2(b)是实例2拉伸呼吸探测材料性能；图2(c)是实例3拉伸呼吸探测材料性能。
具体实施方式
下面通过借助实施例更加详细地说明本发明，但以下实施例仅是说明性的，本发明的保护范围并不受这些实施例的限制。
本发明实例提供的一种制备可拉伸呼吸探测材料的方法，其具体实施步骤为：
(一)预拉伸：粘性橡胶VHB衬底进行一定程度的预拉伸。
预拉伸范围为100％～500％。
(二)粘贴：将丁腈橡胶膜粘贴在(一)中的VHB衬底上。
(三)释放：将(二)中的VHB衬底的应变释放(形成褶皱的丁腈橡胶膜)，获得拉伸呼吸探测材料。
实例：
实例1
步骤1，配料：预拉伸：粘性橡胶VHB衬底进行300％的预拉伸。
步骤2，粘贴：将丁腈橡胶膜粘贴在步骤1中的VHB衬底上。
步骤3，释放：将步骤2中的VHB衬底的应变释放(形成褶皱的丁腈橡胶膜)，获得拉伸呼吸探测材料。微观形貌如图1(a)所示。
采用数字电流表测试电流信号随时间的变化，获得拉伸呼吸探测材料性能如图2(a)所示(前30秒为弱呼吸对应的信号，后30秒为强呼吸对应的信号)。与现有技术或方法相比，本实例在工艺更简便(没有涉及高温高压等苛刻环境、也没有发生任何化学反应等)、原材料成本更低廉(没有使用现有技术和方法通常涉及的纳米材料、贵金属材料、复杂化合物材料等) 的条件下，可以完成对呼吸的探测，具有显著的成本和工艺优势。
实例2
步骤1，配料：预拉伸：粘性橡胶VHB衬底进行200％的预拉伸。
步骤2，粘贴：将丁腈橡胶膜粘贴在步骤1中的VHB衬底上。
步骤3，释放：将步骤2中的VHB衬底的应变释放(形成褶皱的丁腈橡胶膜)，获得拉伸呼吸探测材料。微观形貌如图1(b)所示。
采用数字电流表测试电流信号随时间的变化，获得拉伸呼吸探测材料性能如图2(b)所示(前30秒为弱呼吸对应的信号，后30秒为强呼吸对应的信号)。与现有技术或方法相比，本实例在工艺更简便(没有涉及高温高压等苛刻环境、也没有发生任何化学反应等)、原材料成本更低廉(没有使用现有技术和方法通常涉及的纳米材料、贵金属材料、复杂化合物材料等)的条件下，可以完成对呼吸的探测，具有显著的成本和工艺优势。
实例3
步骤1，配料：预拉伸：粘性橡胶VHB衬底进行500％的预拉伸。
步骤2，粘贴：将丁腈橡胶膜粘贴在步骤1中的VHB衬底上。
步骤3，释放：将步骤2中的VHB衬底的应变释放(形成褶皱的丁腈橡胶膜)，获得拉伸呼吸探测材料。微观形貌如图1(c)所示。
采用数字电流表测试电流信号随时间的变化，获得拉伸呼吸探测材料性能如图2(c)所示(前30秒为弱呼吸对应的信号，后30秒为强呼吸对应的信号)。与现有技术或方法相比，本实例在工艺更简便(没有涉及高温高压等苛刻环境、也没有发生任何化学反应等)、原材料成本更低廉(没有使用现有技术和方法通常涉及的纳米材料、贵金属材料、复杂化合物材料等)的条件下，可以完成对呼吸的探测，具有显著的成本和工艺优势。
实例4
步骤1，配料：预拉伸：粘性橡胶VHB衬底进行100％的预拉伸。
步骤2，粘贴：将丁腈橡胶膜粘贴在步骤1中的VHB衬底上。
步骤3，释放：将步骤2中的VHB衬底的应变释放(形成褶皱的丁腈橡胶膜)，获得拉伸呼吸探测材料。
采用数字电流表测试电流信号随时间的变化，获得拉伸呼吸探测材料虽然可以探测呼吸的次数，但难以辨别不同强度的呼吸。
以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (3)

1.一种制备可拉伸呼吸探测材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将粘性可拉伸橡胶衬底进行一定程度的预拉伸；
(2)将丁腈橡胶膜直接粘贴在预拉伸的粘性可拉伸橡胶衬底上；
(3)释放预拉伸应力，形成褶皱的丁腈橡胶膜，得到可拉伸呼吸探测材料。
2.根据权利要求1所述的呼吸探测材料的方法，其特征在于，所述可拉伸橡胶衬底预拉伸率为未拉伸时原长的100％～500％。
3.根据权利要求1所述的呼吸探测材料的方法，其特征在于，所述粘性可拉伸橡胶衬底为可拉伸超高粘性胶带VHB。
CN201611080439.5A 2016-11-30 2016-11-30 一种制备可拉伸呼吸探测材料的方法 Expired - Fee Related CN106738953B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611080439.5A CN106738953B (zh) 2016-11-30 2016-11-30 一种制备可拉伸呼吸探测材料的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611080439.5A CN106738953B (zh) 2016-11-30 2016-11-30 一种制备可拉伸呼吸探测材料的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106738953A true CN106738953A (zh) 2017-05-31
CN106738953B CN106738953B (zh) 2019-04-12

Family

ID=58901345

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611080439.5A Expired - Fee Related CN106738953B (zh) 2016-11-30 2016-11-30 一种制备可拉伸呼吸探测材料的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106738953B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN204514847U (zh) * 2015-01-29 2015-07-29 重庆墨希科技有限公司 一种柔性石墨烯纳米墙电阻式湿度传感器
CN104873200A (zh) * 2015-04-10 2015-09-02 北京科技大学 一种用于检测人体运动的柔性传感器及制备方法
CN105970350A (zh) * 2016-05-16 2016-09-28 常州大学 一种可拉伸聚合物复合材料的制备方法及其应用

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN204514847U (zh) * 2015-01-29 2015-07-29 重庆墨希科技有限公司 一种柔性石墨烯纳米墙电阻式湿度传感器
CN104873200A (zh) * 2015-04-10 2015-09-02 北京科技大学 一种用于检测人体运动的柔性传感器及制备方法
CN105970350A (zh) * 2016-05-16 2016-09-28 常州大学 一种可拉伸聚合物复合材料的制备方法及其应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘遵峰: "多级褶皱结构的导电弹性纤维及其用于导线、传感器、和人工肌肉中的应用", 《2015年全国高分子学术论文报告会》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN106738953B (zh) 2019-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lou et al. An ultra-sensitive and rapid response speed graphene pressure sensors for electronic skin and health monitoring
CN108822548B (zh) 一种高度可拉伸高灵敏度的3d打印石墨烯基柔性传感器及其制备方法
Das et al. Advanced low‐dimensional carbon materials for flexible devices
Song et al. Breathable and skin-mountable strain sensor with tunable stretchability, sensitivity, and linearity via surface strain delocalization for versatile skin activities’ recognition
Gao et al. Highly sensitive strain sensors based on fragmentized carbon nanotube/polydimethylsiloxane composites
Sun et al. Highly sensitive and ultrastable skin sensors for biopressure and bioforce measurements based on hierarchical microstructures
CN104949779B (zh) 一种压力传感器及其制备方法
Yu et al. Bioinspired self-powered piezoresistive sensors for simultaneous monitoring of human health and outdoor UV light intensity
CN106908176A (zh) 具有微结构化的多相介电层电容式压力传感器及其制法
CN104897316A (zh) 一种电容式超薄柔性应力传感器及其制备方法
CN108299728A (zh) 一种柔性压电传感器及其专用压电复合材料
CN208872241U (zh) 一种柔性应变传感器
CN109137105A (zh) 一种基于石墨烯纳米纤维纱的柔性可拉伸多功能传感器及其制备方法
CN205581939U (zh) 柔性可穿戴装置
Hu et al. Highly sensitive and transparent strain sensor based on thin elastomer film
CN106725887B (zh) 一种制备柔性呼吸传感器的方法
CN107504893A (zh) 高灵敏度网状石墨烯/弹性体应变传感器及其制备方法
Li et al. Lantern‐inspired on‐skin helical interconnects for epidermal electronic sensors
Zhao et al. Spray printed conjugated polymer on tissue paper for highly sensitive pressure sensors
CN105935290A (zh) 柔性体温贴
CN105869720B (zh) 一种弹性导电膜材料及其制备方法
CN111766001A (zh) 尺度可控的微皱纹金薄膜柔性裂纹传感器
CN207556713U (zh) 一种高灵敏度柔性压力传感器
CN106738953A (zh) 一种制备可拉伸呼吸探测材料的方法
Kumar et al. Nanocomposite electrodes for smartphone enabled healthcare garments: e-bra and smart vest

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20190412

Termination date: 20191130