CN109870175A - 健身衣用传感导线 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种健身衣用传感导线，属于导线领域。本发明提供的传感导线，包括芯线、传感器元件；所述芯线包括内芯线和导线外皮，所述传感器元件包括金微丝半嵌入的基底和引线。其中金微丝半嵌入的基底采用三线制连接方式，在引线上方涂覆导电银浆以固定引线，所述芯线与传感器元件的连接方式为将芯线的内芯线与传感器元件的相对应的引线电阻钎焊。本发明提供的健身衣用传感导线有很好的使用寿命和广泛的适用性，其1000次拉伸回复率仅1.84％，同时，在被拉伸3.1cm仍能保持正常工作。
Description
技术领域
本发明属于导线领域，尤其是一种健身衣用传感导线。
背景技术
传感器是一种能感受规定的被测量并按一定的规律，如数学函数法则等，转换成可用输出信号的器件或装置。智能传感器在结构安全监测系统、人机交互系统、可穿戴设备、智能机器人、多功能房屋、智慧城市等方面具有巨大应用前景。
在物联网高速发展的过程中，对电子产品越来越强调人性化、移动化，轻、薄、短、小已成为发展趋势。因此，对于电子产品的物理柔韧性的要求已经成为和高性能同等重要的需求--这是现今电子产品从刚性和脆性发生的转变。发展柔性电子技术也成为了当今最令人激动和最有前景的信息技术之一，受到学术界和工业界的广泛关注。柔性电子是建立在可弯曲或可延展基板(塑料基板、金属薄板、玻璃薄板、橡胶基板等)上的新型电子技术，即将主动/被动的有机/无机电子器件制作在柔性基板上，要求柔性电子产品在弯曲、卷曲、压缩或拉伸状态下仍能正常运行。这种产品更加省电、便宜、多样化，而且操作简单、容易携带，更符合人体工程学设计，甚至可以作为直接黏贴在皮肤上的可穿戴设备。
穿戴式触觉传感器通常构建在类似皮肤的弹性基底或者可伸缩的织物上以获得柔性和可伸缩性。从换能机理来看，触觉传感主要应用了压阻式、电容式和压电式等传感技术，每种传感原理都有其特点和适合的应用场所。随着材料科学、柔性电子和纳米技术的飞速发展，器件的灵敏度、量程、规模尺寸以及空间分辨率等基础性能提升迅速，甚至超越了人的皮肤。同时，力、热、湿、气体、生物、化学等多刺激分辨的传感要求，也促使更精巧的器件设计和更成熟的集成方案。具有生物兼容、生物可降解、自修复、自供能及可视化等实用功能的智能传感器件应运而生。此外，穿戴式电子朝着集成化方向发展，即针对具体应用将触觉传感器与相关功能部件(如电源、无线收发模块、信号处理、执行器等)有效集成，打造具有良好柔性、空间适应性和功能性的穿戴式平台。
目前，穿戴式触觉传感器距离实际应用仍然面临很多挑战，例如传感器在反复变形过程中的性能退化问题、多刺激同时探测的串扰解耦问题、穿戴式平台内部器件之间的力、热、电性能匹配问题。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种健身衣用传感导线，本发明提供的传感导线含有传感器，该传感器可以记录人体肌肉的变化，较传统的传感导线更适用于健身衣等需要记录人体肌肉变化的可穿戴设备上。
健身衣用传感导线，包括芯线、传感器元件；所述芯线包括内芯线和导线外皮，所述传感器元件包括金微丝半嵌入的基底和引线。
优选地，所述传感器元件的制备方法包括如下步骤：
将金微丝半嵌入的基底切割成(2-3)cm×(1-2)cm，引线采用三线制连接方式，在引线上方涂覆导电银浆以固定引线，引线固定在基底上的长度为10-20mm，在80-100℃下干燥45-90分钟即得。
优选地，所述导电银浆用量为1-5mL/cm2。
优选地，所述导电银浆的制备方法包括如下步骤：
将按重量份计的4-5份PDMS树脂溶于8-10份稀释剂中，依次加入7-8份导电粉、0.2-0.5份萘酸钴，搅拌5-30分钟即得。
优选地，所述导电银浆制备方法中的PDMS树脂为道康宁184基本成分与道康宁184固化剂质量比为(3-5):1的混合物。
优选地，所述导电粉选自粒状电解银粉、粒状还原银粉、片状还原银粉、粒状镀银铜粉、球状镀银铜粉中的任意一种或多种。
优选地，所述金微丝半嵌入的基底的制备方法包括如下步骤：
将衬底浸入氯金酸液中2-4分钟，在表面涂覆PDMS树脂，静置2-10分钟，加热至80-100℃，保持30-60分钟，即得金微丝半嵌入的基底；
所述氯金酸液包括按重量份计的0.15-0.5份氯金酸、2-4份水、1-2份腐蚀剂。
优选地，金微丝半嵌入的基底的制备方法中所述PDMS树脂涂覆量为0.5-1.5mL/cm2。
优选地，金微丝半嵌入的基底的制备方法中所述PDMS树脂为道康宁184基本成分与道康宁184固化剂质量比为(8-10):1的混合物。
优选地，所述氯金酸液包括按重量份计的0.15-0.5份氯金酸、2-4份水、1-2份腐蚀剂、0.5-1份石墨烯。
优选地，所述腐蚀剂选自亚硝酸、硝酸、氢氟酸、氟硼酸、硫酸、磷酸、次磷酸、次氯酸或盐酸中的任意一种或任意多种。
优选地，所述腐蚀剂为50wt％氟硼酸与85wt％磷酸质量比为(3-5):1的混合酸。
优选地，所述腐蚀剂为50wt％氟硼酸与30wt％磷酸质量比为(3-5):1的混合酸。
优选地，所述腐蚀剂为50wt％氢氟酸与85wt％磷酸质量比为(1-3):1的混合酸。
优选地，所述腐蚀剂为50wt％氢氟酸与30wt％硝酸质量比为(1-3):1的混合酸。
优选地，所述石墨烯为碱活化石墨烯或酸活化石墨烯。
优选地，所述碱活化石墨烯的制备方法为：将石墨烯浸渍于KOH水溶液中，每升KOH水溶液中加入0.5-1.5g石墨烯，搅拌2-6小时，然后超声1-4小时，静止放置12-48小时，过滤除去液相，40-60℃下烘干3-5小时，然后升温至140-200℃，保持0.5-2小时，得碱活化石墨烯。
优选地，所述KOH水溶液浓度为0.5-2.0mol/L。
优选地，所述酸活化石墨烯的制备方法为：将石墨烯浸渍于硝酸水溶液中，每升硝酸水溶液中加入10-15g石墨烯，搅拌1-2小时，然后超声1-4小时，静止放置12-48小时，过滤除去液相，40-60℃下烘干3-5小时，然后升温至140-200℃，保持5-8小时，得酸活化石墨烯。
优选地，所述硝酸水溶液的质量分数为60-68wt％。
优选地，所述衬底为固体丙烯酸酯树脂。
优选地，所述衬底的厚度为0.2-0.5mm。
优选地，所述芯线与传感器元件的连接方式为将芯线的内芯线与传感器元件的相对应的引线电阻钎焊；
所述电阻钎焊的参数为电极压力20-50N，焊接电流1.0-2.0kA，焊接时间0.5-1.0s，焊后接头最大直径小于等于0.8mm。
优选地，所述导线为直径为0.20-0.50mm的镀铜镍线。
优选地，所述导线外皮为聚全氟乙丙烯。
优选地，所述引线为直径为0.10-0.12mm长度为50-100mm的镀银铜线。
本发明的有益之处在于：本发明提供了一种以裂纹模板法制备了一种金微丝半嵌入的以PDMS为基底的传感导线，较现有技术有更好的伸展度，也更加耐用。本发明提供的传感导线可以安装在诸如健身衣等可穿戴设备上，可以较为灵敏地监测和捕捉人体细微的动作，金微丝半嵌入的基底可以随人体的运动被拉伸或回复，其自身电阻随拉伸或回复而产生变化，从而可以感应人体运动。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明进行进一步详细阐述，下述实施例仅用来解释本发明，并不能视为对本发明的进一步限制。
具体地，下述实施例中使用的原材料来源或CAS号如下：
粒状还原银粉，粒径3.5μm，比表面积0.20m2/g，型号为AGC74se，日本FukudaMetal Foil&Powder公司生产。
片状还原银粉，粒径3.0μm，比表面积0.60m2/g，型号为AGC239，日本Fukuda MetalFoil&Powder公司生产。
球状镀银铜粉，，粒径10.7μm，比表面积0.58m2/g，型号为10％Ag-coated FCC-2000，日本Fukuda Metal Foil&Powder公司生产。
聚全氟乙丙烯，型号为F-46，美国杜邦公司生产。
氯金酸，CAS号：16903-35-8。
萘酸钴，CAS号：61789-51-3。
氟硼酸，CAS号：16872-11-0。
石墨烯，CAS号：7440-44-0，南京先丰纳米材料科技有限公司生产的单层石墨烯，厚度0.8-1.2nm，直径0.5-5μm，单层率80％。
衬底为固体丙烯酸酯树脂，长宽均为6cm，厚度0.5mm，型号为MB-105，购自汕头市亚克力高分子树脂有限公司。
实施例1
健身衣用传感导线，包括芯线、传感器元件；所述芯线包括内芯线和导线外皮，所述传感器元件包括金微丝半嵌入的基底和引线。
所述传感器元件的制备方法包括如下步骤：
将金微丝半嵌入的基底切割成3cm×1.5cm，引线采用三线制连接方式，在引线上方涂覆导电银浆以固定引线，引线固定在基底上的长度为10mm，在80℃下干燥60分钟即得；
所述导电银浆用量为2.5mL/cm2；
所述导线为直径为0.25mm的20股镀铜镍线；
所述导线外皮为聚全氟乙丙烯；
所述引线为直径为0.12mm长度为100mm的单股镀银铜线；
所述芯线与传感器元件的连接方式为将芯线的内芯线与传感器元件的相对应的引线电阻钎焊；
所述电阻钎焊的参数为电极压力30N，焊接电流2.0kA，焊接时间0.8s，焊后接头最大直径为0.75mm。
所述金微丝半嵌入的基底的制备方法包括如下步骤：
将衬底浸入氯金酸液中3分钟，在表面涂覆PDMS树脂，静置5分钟，加热至90℃，保持60分钟，即得金微丝半嵌入的基底；
所述氯金酸液为按重量份计的0.3份氯金酸、3份水、1份50wt％氟硼酸混合而成。
金微丝半嵌入的基底的制备方法中所述PDMS树脂涂覆量为1.0mL/cm2。
金微丝半嵌入的基底的制备方法中所述PDMS树脂为道康宁184基本成分与道康宁184固化剂质量比为10:1的混合物。
所述导电银浆的制备方法包括如下步骤：
将按重量份计的5份PDMS树脂溶于10份稀释剂中，依次加入7份粒状还原银粉、0.3份萘酸钴，300rpm搅拌20分钟，即得；
所述稀释剂为四氢呋喃；
所述导电银浆制备方法中的PDMS树脂为道康宁184基本成分与道康宁184固化剂质量比为5:1的混合物。
实施例2
健身衣用传感导线，包括芯线、传感器元件；所述芯线包括内芯线和导线外皮，所述传感器元件包括金微丝半嵌入的基底和引线。
所述传感器元件的制备方法包括如下步骤：
将金微丝半嵌入的基底切割成3cm×1.5cm，引线采用三线制连接方式，在引线上方涂覆导电银浆以固定引线，引线固定在基底上的长度为10mm，在80℃下干燥60分钟即得；
所述导电银浆用量为2.5mL/cm2；
所述导线为直径为0.25mm的20股镀铜镍线；
所述导线外皮为聚全氟乙丙烯；
所述引线为直径为0.12mm长度为100mm的单股镀银铜线；
所述芯线与传感器元件的连接方式为将芯线的内芯线与传感器元件的相对应的引线电阻钎焊；
所述电阻钎焊的参数为电极压力30N，焊接电流2.0kA，焊接时间0.8s，焊后接头最大直径为0.75mm。
所述金微丝半嵌入的基底的制备方法包括如下步骤：
将衬底浸入氯金酸液中3分钟，在表面涂覆PDMS树脂，静置5分钟，加热至90℃，保持60分钟，即得金微丝半嵌入的基底；
所述氯金酸液为按重量份计的0.3份氯金酸、3份水、1份50wt％氟硼酸、0.8份碱活化石墨烯混合而成。
金微丝半嵌入的基底的制备方法中所述PDMS树脂涂覆量为1.0mL/cm2。
金微丝半嵌入的基底的制备方法中所述PDMS树脂为道康宁184基本成分与道康宁184固化剂质量比为10:1的混合物。
所述碱活化石墨烯的制备方法为将石墨烯浸渍于KOH水溶液中，每升KOH水溶液中加入1.0g石墨烯，搅拌5小时，然后800W/40Hz条件下超声2小时，静止放置24小时，1000目过滤除去液相，50℃下烘干5小时，然后升温至200℃，保持1小时，得碱活化石墨烯；
所述KOH水溶液浓度为1.2mol/L。
所述导电银浆的制备方法包括如下步骤：
将按重量份计的5份PDMS树脂溶于10份稀释剂中，依次加入7份粒状还原银粉、0.3份萘酸钴，300rpm搅拌20分钟，即得；
所述稀释剂为四氢呋喃；
所述导电银浆制备方法中的PDMS树脂为道康宁184基本成分与道康宁184固化剂质量比为5:1的混合物。
实施例3
健身衣用传感导线，包括芯线、传感器元件；所述芯线包括内芯线和导线外皮，所述传感器元件包括金微丝半嵌入的基底和引线。
所述传感器元件的制备方法包括如下步骤：
将金微丝半嵌入的基底切割成3cm×1.5cm，引线采用三线制连接方式，在引线上方涂覆导电银浆以固定引线，引线固定在基底上的长度为10mm，在80℃下干燥60分钟即得；
所述导电银浆用量为2.5mL/cm2；
所述导线为直径为0.25mm的20股镀铜镍线；
所述导线外皮为聚全氟乙丙烯；
所述引线为直径为0.12mm长度为100mm的单股镀银铜线；
所述芯线与传感器元件的连接方式为将芯线的内芯线与传感器元件的相对应的引线电阻钎焊；
所述电阻钎焊的参数为电极压力30N，焊接电流2.0kA，焊接时间0.8s，焊后接头最大直径为0.75mm。
所述金微丝半嵌入的基底的制备方法包括如下步骤：
将衬底浸入氯金酸液中3分钟，在表面涂覆PDMS树脂，静置5分钟，加热至90℃，保持60分钟，即得金微丝半嵌入的基底；
所述氯金酸液为按重量份计的0.3份氯金酸、3份水、1份50wt％氟硼酸、0.8份酸活化石墨烯混合而成。
金微丝半嵌入的基底的制备方法中所述PDMS树脂涂覆量为1.0mL/cm2。
金微丝半嵌入的基底的制备方法中所述PDMS树脂为道康宁184基本成分与道康宁184固化剂质量比为10:1的混合物。
所述酸活化石墨烯的制备方法为：将石墨烯浸渍于硝酸水溶液中，每升硝酸水溶液中加入12g石墨烯，300rpm搅拌1小时，然后800W/40Hz超声2小时，静止放置24小时，1000目过滤除去液相，50℃下烘干5小时，然后升温至200℃，保持6小时，得酸活化石墨烯；
所述硝酸水溶液的质量分数为65wt％。
所述导电银浆的制备方法包括如下步骤：
将按重量份计的5份PDMS树脂溶于10份稀释剂中，依次加入7份粒状还原银粉、0.3份萘酸钴，300rpm搅拌20分钟，即得；
所述稀释剂为四氢呋喃；
所述导电银浆制备方法中的PDMS树脂为道康宁184基本成分与道康宁184固化剂质量比为5:1的混合物。
实施例4
健身衣用传感导线，包括芯线、传感器元件；所述芯线包括内芯线和导线外皮，所述传感器元件包括金微丝半嵌入的基底和引线。
所述传感器元件的制备方法包括如下步骤：
将金微丝半嵌入的基底切割成3cm×1.5cm，引线采用三线制连接方式，在引线上方涂覆导电银浆以固定引线，引线固定在基底上的长度为10mm，在80℃下干燥60分钟即得；
所述导电银浆用量为2.5mL/cm2；
所述导线为直径为0.25mm的20股镀铜镍线；
所述导线外皮为聚全氟乙丙烯；
所述引线为直径为0.12mm长度为100mm的单股镀银铜线；
所述芯线与传感器元件的连接方式为将芯线的内芯线与传感器元件的相对应的引线电阻钎焊；
所述电阻钎焊的参数为电极压力30N，焊接电流2.0kA，焊接时间0.8s，焊后接头最大直径为0.75mm。
所述金微丝半嵌入的基底的制备方法包括如下步骤：
将衬底浸入氯金酸液中3分钟，在表面涂覆PDMS树脂，静置5分钟，加热至90℃，保持60分钟，即得金微丝半嵌入的基底；
所述氯金酸液为按重量份计的0.3份氯金酸、3份水、1份85wt％磷酸、0.8份酸活化石墨烯混合而成。
金微丝半嵌入的基底的制备方法中所述PDMS树脂涂覆量为1.0mL/cm2。
金微丝半嵌入的基底的制备方法中所述PDMS树脂为道康宁184基本成分与道康宁184固化剂质量比为10:1的混合物。
所述酸活化石墨烯的制备方法为：将石墨烯浸渍于硝酸水溶液中，每升硝酸水溶液中加入12g石墨烯，300rpm搅拌1小时，然后800W/40Hz超声2小时，静止放置24小时，1000目过滤除去液相，50℃下烘干5小时，然后升温至200℃，保持6小时，得酸活化石墨烯；
所述硝酸水溶液的质量分数为65wt％。
所述导电银浆的制备方法包括如下步骤：
将按重量份计的5份PDMS树脂溶于10份稀释剂中，依次加入7份粒状还原银粉、0.3份萘酸钴，300rpm搅拌20分钟，即得；
所述稀释剂为四氢呋喃；
所述导电银浆制备方法中的PDMS树脂为道康宁184基本成分与道康宁184固化剂质量比为5:1的混合物。
实施例5
健身衣用传感导线，包括芯线、传感器元件；所述芯线包括内芯线和导线外皮，所述传感器元件包括金微丝半嵌入的基底和引线。
所述传感器元件的制备方法包括如下步骤：
将金微丝半嵌入的基底切割成3cm×1.5cm，引线采用三线制连接方式，在引线上方涂覆导电银浆以固定引线，引线固定在基底上的长度为10mm，在80℃下干燥60分钟即得；
所述导电银浆用量为2.5mL/cm2；
所述导线为直径为0.25mm的20股镀铜镍线；
所述导线外皮为聚全氟乙丙烯；
所述引线为直径为0.12mm长度为100mm的单股镀银铜线；
所述芯线与传感器元件的连接方式为将芯线的内芯线与传感器元件的相对应的引线电阻钎焊；
所述电阻钎焊的参数为电极压力30N，焊接电流2.0kA，焊接时间0.8s，焊后接头最大直径为0.75mm。
所述金微丝半嵌入的基底的制备方法包括如下步骤：
将衬底浸入氯金酸液中3分钟，在表面涂覆PDMS树脂，静置5分钟，加热至90℃，保持60分钟，即得金微丝半嵌入的基底；
所述氯金酸液为按重量份计的0.3份氯金酸、3份水、1份腐蚀剂、0.8份酸活化石墨烯混合而成；
所述腐蚀剂为50wt％氟硼酸与85wt％磷酸质量比为5:1的混合酸。
金微丝半嵌入的基底的制备方法中所述PDMS树脂涂覆量为1.0mL/cm2。
金微丝半嵌入的基底的制备方法中所述PDMS树脂为道康宁184基本成分与道康宁184固化剂质量比为10:1的混合物。
所述酸活化石墨烯的制备方法为：将石墨烯浸渍于硝酸水溶液中，每升硝酸水溶液中加入12g石墨烯，300rpm搅拌1小时，然后800W/40Hz超声2小时，静止放置24小时，1000目过滤除去液相，50℃下烘干5小时，然后升温至200℃，保持6小时，得酸活化石墨烯；
所述硝酸水溶液的质量分数为65wt％。
所述导电银浆的制备方法包括如下步骤：
将按重量份计的5份PDMS树脂溶于10份稀释剂中，依次加入7份粒状还原银粉、0.3份萘酸钴，300rpm搅拌20分钟，即得；
所述稀释剂为四氢呋喃；
所述导电银浆制备方法中的PDMS树脂为道康宁184基本成分与道康宁184固化剂质量比为5:1的混合物。
实施例6
健身衣用传感导线，包括芯线、传感器元件；所述芯线包括内芯线和导线外皮，所述传感器元件包括金微丝半嵌入的基底和引线。
所述传感器元件的制备方法包括如下步骤：
将金微丝半嵌入的基底切割成3cm×1.5cm，引线采用三线制连接方式，在引线上方涂覆导电银浆以固定引线，引线固定在基底上的长度为10mm，在80℃下干燥60分钟即得；
所述导电银浆用量为2.5mL/cm2；
所述导线为直径为0.25mm的20股镀铜镍线；
所述导线外皮为聚全氟乙丙烯；
所述引线为直径为0.12mm长度为100mm的单股镀银铜线；
所述芯线与传感器元件的连接方式为将芯线的内芯线与传感器元件的相对应的引线电阻钎焊；
所述电阻钎焊的参数为电极压力30N，焊接电流2.0kA，焊接时间0.8s，焊后接头最大直径为0.75mm。
所述金微丝半嵌入的基底的制备方法包括如下步骤：
将衬底浸入氯金酸液中3分钟，在表面涂覆PDMS树脂，静置5分钟，加热至90℃，保持60分钟，即得金微丝半嵌入的基底；
所述氯金酸液为按重量份计的0.3份氯金酸、3份水、1份腐蚀剂、0.8份酸活化石墨烯混合而成；
所述腐蚀剂为50wt％氟硼酸与85wt％磷酸质量比为5:1的混合酸。
金微丝半嵌入的基底的制备方法中所述PDMS树脂涂覆量为1.0mL/cm2。
金微丝半嵌入的基底的制备方法中所述PDMS树脂为道康宁184基本成分与道康宁184固化剂质量比为10:1的混合物。
所述酸活化石墨烯的制备方法为：将石墨烯浸渍于硝酸水溶液中，每升硝酸水溶液中加入12g石墨烯，300rpm搅拌1小时，然后800W/40Hz超声2小时，静止放置24小时，1000目过滤除去液相，50℃下烘干5小时，然后升温至200℃，保持6小时，得酸活化石墨烯；
所述硝酸水溶液的质量分数为65wt％。
所述导电银浆的制备方法包括如下步骤：
将按重量份计的5份PDMS树脂溶于10份稀释剂中，依次加入7份片状还原银粉、0.3份萘酸钴，300rpm搅拌20分钟，即得；
所述稀释剂为四氢呋喃；
所述导电银浆制备方法中的PDMS树脂为道康宁184基本成分与道康宁184固化剂质量比为5:1的混合物。
实施例7
健身衣用传感导线，包括芯线、传感器元件；所述芯线包括内芯线和导线外皮，所述传感器元件包括金微丝半嵌入的基底和引线。
所述传感器元件的制备方法包括如下步骤：
将金微丝半嵌入的基底切割成3cm×1.5cm，引线采用三线制连接方式，在引线上方涂覆导电银浆以固定引线，引线固定在基底上的长度为10mm，在80℃下干燥60分钟即得；
所述导电银浆用量为2.5mL/cm2；
所述导线为直径为0.25mm的20股镀铜镍线；
所述导线外皮为聚全氟乙丙烯；
所述引线为直径为0.12mm长度为100mm的单股镀银铜线；
所述芯线与传感器元件的连接方式为将芯线的内芯线与传感器元件的相对应的引线电阻钎焊；
所述电阻钎焊的参数为电极压力30N，焊接电流2.0kA，焊接时间0.8s，焊后接头最大直径为0.75mm。
所述金微丝半嵌入的基底的制备方法包括如下步骤：
将衬底浸入氯金酸液中3分钟，在表面涂覆PDMS树脂，静置5分钟，加热至90℃，保持60分钟，即得金微丝半嵌入的基底；
所述氯金酸液为按重量份计的0.3份氯金酸、3份水、1份腐蚀剂、0.8份酸活化石墨烯混合而成；
所述腐蚀剂为50wt％氟硼酸与85wt％磷酸质量比为5:1的混合酸。
金微丝半嵌入的基底的制备方法中所述PDMS树脂涂覆量为1.0mL/cm2。
金微丝半嵌入的基底的制备方法中所述PDMS树脂为道康宁184基本成分与道康宁184固化剂质量比为10:1的混合物。
所述酸活化石墨烯的制备方法为：将石墨烯浸渍于硝酸水溶液中，每升硝酸水溶液中加入12g石墨烯，300rpm搅拌1小时，然后800W/40Hz超声2小时，静止放置24小时，1000目过滤除去液相，50℃下烘干5小时，然后升温至200℃，保持6小时，得酸活化石墨烯；
所述硝酸水溶液的质量分数为65wt％。
所述导电银浆的制备方法包括如下步骤：
将按重量份计的5份PDMS树脂溶于10份稀释剂中，依次加入7份球状镀银铜粉、0.3份萘酸钴，300rpm搅拌20分钟，即得；
所述稀释剂为四氢呋喃；
所述导电银浆制备方法中的PDMS树脂为道康宁184基本成分与道康宁184固化剂质量比为5:1的混合物。
测试例1
弹性回复率测试
取按实施例1-7制备的金微丝半嵌入的基底剪裁成大小为100mm×20mm的样品，每次拉伸时初始夹具间距为80mm，拉伸速率为50mm/min，拉伸至200mm处的长度后停顿30s，然后恢复至设定的初始间距。这样重复拉伸1000次，测量1000次循环拉伸后，计算弹性回复率，计算公式如下：
上述计算公式中ζ为弹性回复率，L1000是拉伸1000次后的样品长度，L0是原始长度。
测试结果如表1所示。
表1弹性回复率
由上表可知，本发明提供的传感导线有很好的耐用性，在经过多达1000次的拉伸后长度变化仅在1-4.5％之间。本测试也证实了裂纹模板法制作金微丝半嵌入的基底时，腐蚀剂对其耐久性有一定的影响。虽然众所周知，含氟酸对含硅化合物的模板有很好的腐蚀性能，但是其效果过好导致基底的耐久性不足，但是本发明创造性地使用了混酸，适当地降低了其腐蚀性，使其在多个方面的性能恰到好处。
测试例2
拉伸-电阻特性测试
将分别通过实施例1-7制得的健身衣用传感导线固定在拉伸测量仪的上下两端，拉伸时拉伸仪器下端固定，通过上端向上移动产生位移，进行拉伸，每次拉伸1mm，材料两头电极导线连接万用表，实时观测其电阻变化情况。在当拉伸距离较短时，拉伸距离和电阻呈线性关系，然而当拉伸到一定程度时，材料内部的导电网络呈现断裂趋势，导电网络大量被破坏，电阻大幅上升，使其失去原有功能，该点记为突变点。当每拉伸1mm，电阻变大3倍及以上的点记为突变点，记录该点的拉伸值。该点的拉伸值越大，说明其适用范围越大。
测试结果如表2所示。
表2突变点
由上表可知，导电银浆的性能对传感导线的性能有较大的影响，选择合适的银粉可以改善其导电性能，在基底被拉伸后仍能保持一定的导电性，扩大的传感导线的适用范围。
Claims (10)
1.健身衣用传感导线，包括芯线、传感器元件；所述芯线包括内芯线和导线外皮，其特征在于，所述传感器元件包括金微丝半嵌入的基底和引线。
2.根据权利要求1所述的健身衣用传感导线，其特征在于，所述传感器元件的制备方法包括如下步骤：
将金微丝半嵌入的基底切割成(2-3)cm×(1-2)cm，引线采用三线制连接方式，在引线上方涂覆导电银浆以固定引线，引线固定在基底上的长度为10-20mm，在80-100℃下干燥45-90分钟即得。
3.根据权利要求2所述的健身衣用传感导线，其特征在于，所述导电银浆的制备方法包括如下步骤：
将按重量份计的4-5份PDMS树脂溶于8-10份稀释剂中，依次加入7-8份导电粉、0.2-0.5份萘酸钴，搅拌5-30分钟即得。
4.根据权利要求3所述的健身衣用传感导线，其特征在于，所述导电粉选自粒状电解银粉、粒状还原银粉、片状还原银粉、粒状镀银铜粉、球状镀银铜粉中的任意一种或多种。
5.根据权利要求1所述的健身衣用传感导线，其特征在于，所述金微丝半嵌入的基底的制备方法包括如下步骤：
将衬底浸入氯金酸液中2-4分钟，在表面涂覆PDMS树脂，静置2-10分钟，加热至80-100℃，保持30-60分钟，即得金微丝半嵌入的基底；
所述氯金酸液包括按重量份计的0.15-0.5份氯金酸、2-4份水、1-2份腐蚀剂。
6.根据权利要求5所述的健身衣用传感导线，其特征在于，所述氯金酸液包括按重量份计的0.15-0.5份氯金酸、2-4份水、1-2份腐蚀剂、0.5-1份石墨烯。
7.根据权利要求5或6所述的健身衣用传感导线，其特征在于，所述腐蚀剂选自亚硝酸、硝酸、氢氟酸、氟硼酸、硫酸、磷酸、次磷酸、次氯酸或盐酸中的任意一种或任意多种。
8.根据权利要求6所述的健身衣用传感导线，其特征在于，所述石墨烯为碱活化石墨烯或酸活化石墨烯。
9.根据权利要求5所述的健身衣用传感导线，其特征在于，所述衬底为固体丙烯酸酯树脂。
10.根据权利要求1所述的健身衣用传感导线，其特征在于，所述芯线与传感器元件的连接方式为将芯线的内芯线与传感器元件的相对应的引线电阻钎焊。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6991751B2 (en) * | 2002-09-04 | 2006-01-31 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Electroconductive silicone pressure-sensitive adhesive composition |
| CN108020157A (zh) * | 2017-11-21 | 2018-05-11 | 北京科技大学 | 一种低成本、高性能人体运动传感器及其制备方法 |
| CN108320839A (zh) * | 2018-01-22 | 2018-07-24 | 雄智（上海）健身管理有限公司 | 用于减肥衣、瘦身衣的弹性传感导线 |
| CN108318059A (zh) * | 2018-02-12 | 2018-07-24 | 清华大学 | 纸基传感器及其制备方法 |
| CN109163653A (zh) * | 2018-09-10 | 2019-01-08 | 中国工程物理研究院电子工程研究所 | 一种图案化石墨烯柔性应变传感器的制备方法 |
-
2019
- 2019-03-11 CN CN201910180106.7A patent/CN109870175B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6991751B2 (en) * | 2002-09-04 | 2006-01-31 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Electroconductive silicone pressure-sensitive adhesive composition |
| CN108020157A (zh) * | 2017-11-21 | 2018-05-11 | 北京科技大学 | 一种低成本、高性能人体运动传感器及其制备方法 |
| CN108320839A (zh) * | 2018-01-22 | 2018-07-24 | 雄智（上海）健身管理有限公司 | 用于减肥衣、瘦身衣的弹性传感导线 |
| CN108318059A (zh) * | 2018-02-12 | 2018-07-24 | 清华大学 | 纸基传感器及其制备方法 |
| CN109163653A (zh) * | 2018-09-10 | 2019-01-08 | 中国工程物理研究院电子工程研究所 | 一种图案化石墨烯柔性应变传感器的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 张丹: "纳米金_聚二甲基硅氧烷柔性复合薄膜的制备及性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》 * |
| 王珂: "一步电沉积制备石墨烯及其金属纳米复合材料", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》 * |
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