CN109238522A - 一种可穿戴的柔性应力传感器及其制备方法和应用 - Google Patents
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Classifications
-
- G—PHYSICS
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- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D11/00—Inks
- C09D11/52—Electrically conductive inks
Abstract
本发明涉及一种可穿戴的柔性应力传感器及其制备方法和应用。首先制备适合于丝网印刷的功能性油墨,并通过丝网印刷方法,把油墨印刷在可穿戴基底上,制得所需规格的应力传感器。用于监测由小范围至大范围物理形变如拉伸,弯曲,触摸等。在人体关节、表情、脉搏、心跳等电子皮肤领域和生物医学应用领域,人机交互领域,虚拟现实和娱乐技术等领域有诸多应用。本发明的柔性应力传感器具有以下优点:具有优异的拉伸弹性,拉伸应变可达100%;极高的灵敏度,灵敏度参数(Gauge Factor)最高达到8000以上;工作曲线的线性关系优良,拉伸重复性好,以及拉伸循环滞后小;制备流程简单,成本低廉,适宜于大批量的集成器件制备,应用前景广泛。
Description
技术领域
本发明涉及一种可穿戴的柔性应力传感器及其制备方法和应用,具体是一种基于印刷法制备的具有高灵敏度且大形变量的可穿戴应力传感器及其制备方法和应用。主要用于监测由小范围至大范围物理形变如拉伸,弯曲,触摸等。在人体关节、表情、脉搏、心跳等电子皮肤领域和生物医学应用领域,人机交互领域,虚拟现实和娱乐技术等领域有诸多应用。
背景技术
可穿戴力学传感器由于其广泛的应用有着巨大的前景。作为一种性能良好的力学传感器,需要满足很多要求如:高的灵敏性、大的拉伸性、快速响应速度、好的稳定性、低的制备成本与批量制备等。
若要将拉伸传感器在实际中广泛应用,除了制备成本等因素,最大的关键点在于处理工作范围与灵敏性之间的平衡。到目前为止,研究人员对于拉伸传感器进行的探索在处理高灵敏性与大拉伸范围的成果上仍然不够理想,在工作范围足够大的情况下,灵敏度过小不宜检测;在灵敏性足够的情况下,工作范围过小不能满足实际应用的要求。
中国专利公开号为CNIO7246929A公布了一种二维硒化铟力学传感器的制备方法。该发明通过机械剥离法制备了二维InSe纳米片并通过模板法制备了二维硒化铟力学传感器。该传感器的应变系数只有40,灵敏性较差。
中国专利公开号为CN 104251753 A 公布了一种基于氧化石墨烯电纺聚氨醋的弹性应力传感器。该发明公开了一种基于氧化石墨烯电纺聚氨醋的弹性应力传感器,包括由聚氨酯膜构成的基体,基体上浸润有氧化石墨烯。该传感器应变范围只有40%,拉伸性较差。
中国专利公开号为CN 107957303 A 公布了一种柔性可穿戴非晶碳基应力传感器的制备方法。然而该方法采用了酸腐蚀方法、蒸发镀银方法等手段,消耗过高步骤麻烦并且伴随污染。
总的来说,本发明制备了一种同时拥有大拉伸范围和高灵敏程度的传感器,能够探测人体如脉搏等微弱的信号和关节等较大的形变,这是当前大部分传感器所不能达到的。
发明内容
本发明目的是提供一种可穿戴的柔性应力传感器及其制备方法和应用。利用一维的金属纳米线提供网络结构并提供高的电导率,降低实际电阻,在实际应用过程中便于检测,降低检测成本。用二维纳米片层材料固定一维纳米线提供片层结构增强灵敏性,用高分子螯合剂和高价金属离子来增加工作范围,进而得到有较大工作范围、超高灵敏度的力学传感器。本发明制备简单,全水相绿色环保无污染,可大批量制备。首先将材料制备导电性油墨,通过印刷的手段可大量制备传感器。
本发明提供的一种可穿戴柔性应力传感器,包含基底材料和导电层,该导电层是通过丝网印刷基于多元功能复合材料的胶体油墨制备而成的,其中基于多元功能复合材料的胶体油墨原料的质量组成为:
一维金属纳米线 0.87-15%;
二维无机纳米片层材料 0.2-5%;
高分子螯合剂 0.02-1%;
高价金属离子 0.01-0.1%
水或有机醇类溶剂,78.9-98.8%
上述组份之和为100%;
所述的基底包括弹性聚氨酯系列:4055IC、1565IC、4037IC、B-780、4030、4040,Clearflex 30、Clear flex 50、Clear flex 95;以及
PDMS(聚二甲基硅氧烷)、 PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、 TPX(聚4-甲基戊烯)、PVA(聚乙烯醇)、棉布或丝绸;
所述的多元功能复合材料的胶体油墨的制备方法包括以下步骤:
1) 按计量称取无机二维纳米片,加入去离子水,超声分散得到无机二维纳米片的分散液并调节酸碱度至中性;
2) 向步骤1)所得分散液中加入高分子螯合剂和高价金属离子,充分搅拌使其混合均匀;
3) 向步骤2)所得混合液中加入金属纳米线,超声振荡使其分散均匀,通过微孔滤膜抽滤或者高速离心方法收集所得复合物,并用去离子水清洗多次,除去原料中带有的表面活性剂,分散剂等杂质。得到复合物;
4) 将在步骤3)中所得到的复合物加入去离子水或有机醇类溶剂(78.9-98.8%),超声振荡之后得到分散性良好的导电功能性油墨。
所述的一维金属纳米线是指金、银、铜、镍、铂、钯、铝金属纳米线中的一种,或两种或两种以上组成的合金的金属纳米线;所述金属纳米线的直径为10-200纳米,长度为5-150微米。
所述的二维无机纳米材料是指单层或寡层氧化石墨烯,或单层或寡层二维过渡金属碳化物,或氮化物中的一种或两种;
所述的单层或寡层氧化石墨烯是指分子骨架有六角形晶格排列的单层石墨烯原子组成的,含有大量有机含氧官能团,包括羟基、羧基、环氧基、羰基的二维平面材料,单片面积大小在1µm2到100µm2之间,厚度为0.3-5nm之间,采用化学氧化方法制备;
所述的二维过渡金属碳化物或氮化物是指具有类似石墨烯的二维结构, 其化学通式是Mn+1XnTz, n = 1, 2, 3;通过化学液相法选择性蚀刻掉MAX相中的A元素得到相应的MXene相,其中“M”代表钪(Sc)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、锆(Zr)、铌(Nb)、钼(Mo)、铪(Hf)、钽(Ta)、钨(W)等过渡金属元素,“A”代表铝(Al)、硅(Si)、磷(P)、硫(S)、镓(Ga)、锗(Ge)、砷(As)、镉(Cd)、铟(In)、锡(Sn)、铊(Tl)、铅(Pb)等元素,“X”代表碳(C)或者氮(N)元素,T为表面链接的-F、-OH、=O活性官能团;
所述二维过渡金属碳化物或氮化物是指Ti2CTx、V2CTx、Nb2CTx、Mo2CTx、(Ti,V)2CTx、(Ti,Nb)2CTx、Ti3C2Tx、Ti3(C,N)2Tx、Zr3C2Tx、(Ti,V)3C2Tx、(Cr,V)3C2Tx、(Mo2Ti)C2Tx、(Cr2Ti)C2Tx、Ti4N3Tx、Nb4C3Tx、Ta4C3Tx、(Ti,Nb)4C3Tx、(Nb,Zr)4C3Tx、(Mo2Ti2)C3Tx等相中的一种,其中T表示面链接的-F、-OH、=O活性官能团,x代表表面官能团的数目。
所述的高分子螯合剂是指多巴胺、聚丙烯胺、壳聚糖、多熔素中的一种或几种;所述的高价金属离子是指过渡金属离子如Fe3+、Co3+、Ni2+、Cu2+、Mn2+、Ru3+、Zn2+等离子,以及Al3 +、Ca2+、Mg2+等离子中的一种或几种。
所述有机醇类溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、丙醇、丙三醇、环己醇、乙二醇、甘油、二甘醇、三甘醇、正丁醇、松油醇中的一种或几种。
本发明提供的一种可穿戴柔性应力传感器,其中所述的多元功能复合材料的胶体油墨的具体制备方法包括以下步骤:
1) 按计量称取化学法制备的片层大小在1-2µm的二维纳米片,加入去离子水,超声分散20-30分钟得到质量分数为2mg/mL的二维纳米片的分散液,用0.2mol/L的NaHCO3溶液调节分散液pH值为6.5-7;
2)向步骤1)所得分散液中加入质量分数为二维纳米片的5-15%的高分子螯合剂,搅拌20-24小时,再加入质量分数为二维纳米片的0.1-1%的高价金属离子,搅拌4-6小时,使其混合均匀;
3) 向步骤2)所得混合液中加入金属纳米线,金属纳米线与二维纳米片的质量比为2-20:1,超声振荡使其分散均匀,通过微孔滤膜抽滤或者高速离心方法收集所得复合物,并用去离子水清洗多次,除去原料中带有的表面活性剂,分散剂等杂质。吸去上清液,得到复合物凝胶。
4) 将在步骤3)中所得到的复合物加入去离子水或有机醇类溶剂(78.9-98.8%),超声振荡之后得到分散性良好的导电功能性胶体油墨。
本发明提供的一种可穿戴柔性应力传感器,其中所述的多元功能复合材料的胶体油墨原料的质量组成为:
银、铜纳米线0.87-15%;
氧化石墨烯0.2-5%;
多巴胺0.02-1%;
氯化镍、氯化钙0.01-0.1%
去离子水或有机醇类溶剂,78.9-98.8%。
本发明提供的可穿戴柔性应力传感器的制备方法包括以下步骤:
1)根据所需要传感器的形状定制丝网印刷网版,网版空格处形状为长条形或其他应用所需要的图形,网版空格宽度为0.01-10mm,长度为1-5cm,网版厚度为80µm;
2)将柔性基底放于丝网印刷网版之下,多元功能复合材料的胶体油墨放于丝网印刷网版之上,设置丝网印刷参数(印刷网版与基底之间间隔1mm,刮刀与网版紧贴,印刷速度为2cm/s),进行印刷得到所需要图案;
3)室温放置三分钟或者加热60摄氏度下半分钟干燥,得到所需要的可穿戴柔性应力传感器。
本发明提供了可穿戴柔性应力传感器在制造人体各种行为包括人体运动检测和人体健康监测相关的可穿戴的设备上的应用。所述的柔性应力传感器贴附于人体的手指、手腕、脚腕、膝盖等关节,或者是桡动脉、心脏部位;将传感器通过有线或者无线的方式连接到电脑或者手机软件等信息接收处理系统中进行数据的收集、检测和分析。
本发明提供的一种可穿戴柔性应力传感器是将油墨印刷在柔性基底上进行拉伸,拉伸过程中导电层产生裂痕导致电阻发生变化。
进一步的,所述应力传感器是将物理形状变化转变为电学电阻信号的变化,以用来探测人体运动或者健康情况等信息。
进一步的,所述的应力传感器拥有最大100%拉伸范围,应变系数(Gauge Factor)超过8000的大拉伸高灵敏性能。能够探测较大的关节弯曲的变化,也能探测脉搏心跳等小形变的变化。
进一步的,将所述的柔性应力传感器贴附于人体的手指、手腕、脚腕、膝盖等关节,或者是桡动脉、心脏等部位。将传感器通过有线或者无线的方式连接到电脑或者手机软件等信息接收处理系统中进行数据的收集、检测和分析。
本发明提供了一种可穿戴柔性应力传感器,相比于现有技术,本发明的优点如下:
1)本发明公开了一种丝网印刷制备的力学传感器,其制备方法简单、易操作。通过油墨直接印刷制备,成本低,无污染。相对于传统制备方法,本发明印刷结束后等待3-5分钟即可干燥。无需高温焙烧等步骤,具有简便环保,易于批量制备等优势。
2) 本发明采用的柔性功能材料是一种具有良好拉伸性能的电阻式传感器件,具有结构简单、拉伸性好、敏感度高、抗疲劳特性好等优点。相较于其他传感器,能够更适宜于人体各种行为的探测。
3) 本发明中含有金属纳米线,因此具有良好的导电性,便于探测,具有降低探测成本的优势。
附图说明
图1为一维金属纳米线,二维片层材料和功能性组分所制备的导电功能性油墨成品图。
图2为将导电功能性油墨经过丝网印刷制备所得到传感器的图片。
图3为所制备传感器的横断面的扫描电镜图。
图4为所制备传感器的拉伸性能与电阻变化率的示意图。
图5为所制备传感器探测人体各种信号包括脉搏,声音,表情,关节扭动的图片。
具体实施方式
下面结合具体实施例,对本发明做进一步说明,但实施例不对本发明做任何限制。
实施例中未注明的具体使用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到,或本领域的普通技术人员用熟知的方法得到。所涉及的具体实验方法、操作条件,通常按照常规工艺条件以及手册中所述的条件,或按照制造厂商所建议的条件。
实施例1:
(1) 称取0.2g化学法制备(改进Hummers法)的片层约1-2µm大小的氧化石墨烯置于烧杯中,加入100ml去离子水,超声(功率为700W)30分钟得到2mg/ml的氧化石墨烯分散液,用1mol/L的NaHCO3溶液将氧化石墨烯分散液的pH值调制6.5。称取0.1g的多巴胺置于烧杯中,加入10mL缓冲液(三羟甲基氨基甲烷),搅拌5分钟得到10mg/mL的聚多巴胺水溶液。取10mL氧化石墨烯分散液与0.14mL聚多巴胺水溶液混合,搅拌24小时。取0.26g氯化镍到100mL去离子水中,搅拌均匀。取0.054mL氯化镍水溶液于混合液中,搅拌4小时。
(2) 称取8mL银纳米线(长度5µm,直径30-40nm)分散液(10 mg/ml)于试剂瓶中,加入5mL步骤(1)得到的氧化石墨烯与多巴胺和氯化镍混合溶液,超声震荡处理使其再分散。用微孔滤膜(津腾公司,水系微孔过滤膜,直径为50mm,孔径为0.45µm)抽滤,去离子水清洗五次,吸去上清液,得到含有银纳米线,氧化石墨烯,高分子螯合物与高价金属离子的导电凝胶。加水定量至600mg,振荡得到均一凝胶。
(3)称取聚氨酯1565IC 10g于烧杯中,加入90gDMF(N,N-二甲基吡咯烷酮),搅拌24小时得到均匀溶液。将所得溶液涂覆在玻璃上,放置于加热台上加热80摄氏度24小时,将所得薄膜揭下得到基底。(厚度为2000µm)
(4)定制丝网印刷网版(东莞大震网印器材有限公司,网版厚度80µm),调整丝网印刷机器(东莞大震网印器材有限公司,TC-2025M 型丝网印刷机)参数,取步骤(2)所得凝胶置于网版之上。取步骤(3)所制备基底至于网版之下。进行印刷,印刷完毕等待3-5分钟,放置,干燥后得到成型传感器。
(5)将步骤(4)所得传感器通过胶带粘贴于手腕挠动脉处,通过导线与数字源表Keithley2400相连接,通过源表记录所得电阻值,可得到脉搏跳动曲线。如图5所示。
实施例2:
(1) 称取0.2g化学法制备的片层约1-2µm大小的MXene(Ti3C2X)置于烧杯中,加入100ml去离子水,超声30分钟得到2mg/ml的Mxene分散液。称取0.1g的多巴胺置于烧杯中,加入10mL缓冲液,搅拌5分钟得到10mg/mL的聚多巴胺水溶液。取10mL氧化石墨烯分散液与0.14mL聚多巴胺水溶液混合,搅拌24小时。取0.26g氯化镍到100mL去离子水中,搅拌均匀。取0.054mL氯化镍水溶液于混合液中,搅拌4小时。
(2) 称取8mL银纳米线(长度5µm,直径30-40nm)分散液(10 mg/ml)于试剂瓶中,加入5mL步骤(1)得到的Mxene(Ti3C2X)与多巴胺和氯化镍混合溶液,超声震荡处理使其再分散。用微孔滤膜抽滤,去离子水清洗数次,吸去上清液,得到含有银纳米线,Mxene,多巴胺和氯化镍的均匀分散液。加乙醇定量至600mg,振荡得到均一凝胶。
(3)称取聚氨酯1565IC 10g于烧杯中,加入90gDMF(N,N-二甲基吡咯烷酮),搅拌24小时得到均匀溶液。将所得溶液涂覆在干净的玻璃上,放置于加热台上加热80摄氏度24小时,将所得薄膜揭下得到基底。
(4)定制丝网印刷网版,调整丝网印刷机器参数,取步骤(2)所得凝胶置于网版之上。取步骤(3)所制备基底至于网版之下。进行印刷,印刷完毕等待3-5分钟干燥后得到成型传感器。
(5)将步骤(4)所得传感器通过胶带粘贴于手指关节处,通过导线与数字源表Keithley2400相连接,通过源表记录所得电阻值,可得到手指弯曲曲线。见图5。
实施例3:
1) 称取0.2g化学法制备的片层约1-2µm大小的氧化石墨烯置于烧杯中,加入100ml去离子水,超声30分钟得到2mg/ml的氧化石墨烯分散液。称取0.1g的多巴胺置于烧杯中,加入10mL缓冲液,搅拌5分钟得到10mg/mL的聚多巴胺水溶液。取10mL氧化石墨烯分散液与0.14mL聚多巴胺水溶液混合,搅拌24小时。取0.26g氯化钙到100mL去离子水中,搅拌均匀。取0.054mL氯化镍水溶液于混合液中,搅拌4小时。
(2) 称取8mL铜纳米线(长度5µm,直径30-40nm)分散液(10 mg/ml)于试剂瓶中,加入5mL步骤(1)得到的燕妮规划石墨烯与多巴胺和氯化镍混合溶液,超声震荡处理使其再分散。用微孔滤膜抽滤,去离子水清洗数次,吸去上清液,得到含有银纳米线,氧化石墨烯,多巴胺和氯化钙的均匀分散液。加乙醇定量至600mg,振荡得到均一凝胶。
(3)称取聚氨酯4055IC 10g于烧杯中,加入90gDMF(N,N-二甲基吡咯烷酮),搅拌24小时得到均匀溶液。将所得溶液涂覆在干净的玻璃上,放置于加热台上加热80摄氏度24小时,将所得薄膜揭下得到基底。
(4)定制丝网印刷网版,调整丝网印刷机器参数,取步骤(2)所得凝胶置于网版之上。取步骤(3)所制备基底至于网版之下。进行印刷,印刷完毕等待3-5分钟干燥后得到成型传感器。
(5)将步骤(4)所得传感器通过胶带粘贴于膝盖关节处,通过导线与数字源表Keithley2400相连接,通过源表记录所得电阻值,可得到膝盖弯曲曲线。见图5。
本发明技术方案中所公开的产品组分中各具体的物质,均可通过本发明得到实施,并与实施例得到相同的技术效果,在此不单独一一举出实施例进行说明。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 (10)
1.一种可穿戴柔性应力传感器,包含基底材料和导电层,其特征在于该导电层是通过丝网印刷基于多元功能复合材料的胶体油墨制备而成的,其中基于多元功能复合材料的胶体油墨原料的质量组成为:
一维金属纳米线 0.87-15%;
二维无机纳米片层材料 0.2-5%;
高分子螯合剂 0.02-1%;
高价金属离子 0.01-0.1%
水或有机醇类溶剂 78.9-98.8%
上述组份之和为100%;
所述的基底包括弹性聚氨酯系列:4055IC、1565IC、4037IC、B-780、4030、4040,Clearflex 30、Clear flex 50、Clear flex 95;以及聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚4-甲基戊烯、聚乙烯醇、棉布或丝绸;
所述的多元功能复合材料的胶体油墨的制备方法包括以下步骤:
1) 按计量称取二维无机纳米片,加入去离子水,超声分散得到二维无机纳米片的分散液并调节酸碱度至中性;
2) 向步骤1)所得分散液中加入高分子螯合剂和高价金属离子,充分搅拌使其混合均匀;
3) 向步骤2)所得混合液中加入金属纳米线,超声振荡使其分散均匀,通过微孔滤膜抽滤或者高速离心方法收集所得复合物,并用去离子水清洗多次,除去杂质,得到复合物;
4) 将在步骤3)中所得到的复合物加入去离子水或有机醇类溶剂,超声、振荡之后得到分散性良好的导电功能性油墨。
2.根据权利要求1所述的可穿戴柔性应力传感器,其特征在于所述一维金属纳米线是指金、银、铜、镍、铂、钯、铝金属纳米线中的一种,或两种,或两种以上组成的合金的金属纳米线;所述金属纳米线的直径为10-200纳米,长度为5-150微米。
3.根据权利要求1所述的可穿戴柔性应力传感器,其特征在于所述二维无机纳米材料是指单层或寡层氧化石墨烯,或单层或寡层二维过渡金属碳化物,或氮化物中的一种或两种;
所述的单层或寡层氧化石墨烯是指分子骨架有六角形晶格排列的单层石墨烯原子组成的,含有大量有机含氧官能团,包括羟基、羧基、环氧基、羰基的二维平面材料,单片面积大小在1µm2到100µm2之间,厚度为0.3-5nm之间,采用化学氧化方法制备;
所述的二维过渡金属碳化物或氮化物是指具有类似石墨烯的二维结构, 其化学通式是Mn+1XnTz, n = 1, 2, 3;通过化学液相法选择性蚀刻掉MAX相中的A元素得到相应的MXene相,其中M代表钪、钛、钒、铬、锆、铌、钼、铪、钽、钨过渡金属元素,A代表铝、硅、磷、硫、镓、锗、砷、镉、铟、锡、铊、铅元素,X代表碳或者氮元素,T为表面链接的-F、-OH、=O活性官能团;
所述二维过渡金属碳化物或氮化物是指Ti2CTx、V2CTx、Nb2CTx、Mo2CTx、(Ti,V)2CTx、(Ti,Nb)2CTx、Ti3C2Tx、Ti3(C,N)2Tx、Zr3C2Tx、(Ti,V)3C2Tx、(Cr,V)3C2Tx、(Mo2Ti)C2Tx、(Cr2Ti)C2Tx、Ti4N3Tx、Nb4C3Tx、Ta4C3Tx、(Ti,Nb)4C3Tx、(Nb,Zr)4C3Tx、(Mo2Ti2)C3Tx相中的一种,其中T表示面链接的-F、-OH、=O活性官能团,x代表表面官能团的数目。
4.根据权利要求1所述的可穿戴柔性应力传感器,其特征在于所述的高分子螯合剂是指多巴胺、聚丙烯胺、壳聚糖、多熔素中的一种或几种;所述的高价金属离子是指过渡金属离子如Fe3+、Co3+、Ni2+、Cu2+、Mn2+、Ru3+、Zn2+等离子,以及Al3+、Ca2+、Mg2+等离子中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的可穿戴柔性应力传感器,其特征在于所述有机醇类溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、丙醇、丙三醇、环己醇、乙二醇、甘油、二甘醇、三甘醇、正丁醇、松油醇中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的可穿戴柔性应力传感器,其特征在于所述的多元功能复合材料的胶体油墨的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
1) 按计量称取二维纳米片,加入去离子水,超声分散20-30分钟得到二维纳米片的分散液,用NaHCO3溶液调节分散液pH值=6.5-7;
2)向步骤1)所得分散液中加入高分子螯合剂,搅拌20-24小时,再加入高价金属离子,搅拌4-6小时,使其混合均匀;
3) 向步骤2)所得混合液中加入金属纳米线,超声振荡使其分散均匀,通过微孔滤膜抽滤或者高速离心方法收集所得复合物,并用去离子水清洗多次,除去原料中带有的表面活性剂,分散剂杂质,吸去上清液,得到复合物凝胶;
4) 将在步骤3)中所得到的复合物加入去离子水和有机醇类溶剂,超声振荡之后得到分散性良好的导电功能性胶体油墨。
7.根据权利要求1所述的可穿戴柔性应力传感器,所述的多元功能复合材料的胶体油墨原料的质量组成为:
银、铜纳米线0.87-15%;
氧化石墨烯 0.2-5%;
多巴胺0.02-1%;
氯化镍、氯化钙0.01-0.1%
水或有机醇类溶剂,78.9-98.8%。
8.权利要求1所述的可穿戴柔性应力传感器的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
1)根据所需要传感器的形状定制丝网印刷网版;
2)将柔性基底放于丝网印刷网版之下,多元功能复合材料的胶体油墨放于丝网印刷网版之上,设置丝网印刷参数,进行印刷得到所需要图案;
3)室温放置或者加热干燥,得到所需要的可穿戴柔性应力传感器。
9.权利要求1所述的可穿戴柔性应力传感器在制造人体各种行为包括人体运动检测和人体健康监测相关的可穿戴的设备上的应用。
10.根据权利要求9所述的应用,其特征在于将所述的柔性应力传感器贴附于人体的手指、手腕、脚腕、膝盖部位,或者是桡动脉、心脏部位;将传感器通过有线或者无线的方式连接到电脑或者手机软件等信息接收处理系统中进行数据的收集、检测和分析。
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