CN110412487B - 一种织物型柔性复合式传感器及其制作方法 - Google Patents

一种织物型柔性复合式传感器及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种织物型柔性复合式传感器及其制作方法,一种织物型柔性复合式传感器,包括织物基底、印刷电极和功能薄膜,印刷电极设置于织物基底和功能薄膜之间,印刷电极为相互嵌套在一起的螺旋状平面线圈组成的电极;功能薄膜由滴加到印刷电极上的蚕丝蛋白溶液在水蒸发后得到,功能薄膜作为传感器内部电容的电介质,使得传感器电容大小随湿度改变;传感器通过印刷电极实现电磁通量的检测,通过印刷电极和功能薄膜实现对湿度的检测。织物型柔性复合式传感器制备方便快捷,采用丝网印刷工艺在可弯折和拉伸的织物上制备功能电极,然后在电极区域滴加蚕丝蛋白水溶液。本发明解决了环境中的电磁通量和湿度检测问题,且制备过程简单、制备周期短且制备成本低。

Description

一种织物型柔性复合式传感器及其制作方法
技术领域
本发明涉及传感器技术领域,具体涉及一种织物型柔性复合式传感器及其制作方法。
背景技术
传感器技术是与测量和控制相关的重要科学。传感器是一类可以将采集到的信息按照一定的规律转换为其它形式信息的器件,通常用来进行非电学物理量的电学测量,所以又被形象地称为变换器。传感器在众多领域都有着重要的应用,比如气象、军事、农业、工业控制、精密测量器械、医疗器械、电磁环境监测等。
随着电子设备的广泛应用,空间中电磁环境变得更为复杂。大量的电磁辐射会使通信设备的信噪比降低,甚至可能由于电磁辐射相互干扰导致设备不工作。因此,使用电子设备前进行电磁环境监测,对可能存在的干扰和风险提供预警,成为了一项必不可少的工作。也正因如此,设计电磁传感器来进行电磁环境监测具有重大现实意义。传统的电磁传感器多是硅基电路或外接天线,例如在公告号为CN104950188A的中国发明专利中,使用场强接收模块来进行电磁环境的检测;在公告号为CN103808415B的中国发明专利中,使用硅基电路的电磁传感器实现电磁环境监测;在公告号为CN104834012B的中国发明专利中,则使用了接收天线作为电磁传感器。相对于单独的接收天线而言,硅基电路的电磁传感器多是封装好的电路模块,使用相对容易。
但是硅集成电路和外接天线都具有刚性大,易脆易碎的特点,不能灵活的适应于各类场景,且用途相对单一,使得电磁传感器的应用范围受限。
同时,在工农业生产、气象、环保、国防、航天等部门,环境湿度检测具有至关重要的意义。因此,柔性复合式传感器应用前景广阔。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:现有技术的传感器不能全向性有效且同时地检测外界环境的电磁通量和湿度,用途相对单一,感知不灵活,并且传感器中常使用半导体材质,制作过程复杂、制备周期长且制备成本高;本发明提供了解决上述问题的一种织物型柔性复合式传感器及其制作方法,利用一种织物型柔性复合式传感器解决环境中的电磁通量和湿度检测问题,采用丝网印刷工艺进行电极的制备,制备过程简单、制备周期短且制备成本很低,可应用于大规模生产中。
本发明通过下述技术方案实现:
一种织物型柔性复合式传感器,包括织物基底、印刷电极和功能薄膜,所述印刷电极设置于织物基底和功能薄膜之间,所述印刷电极为相互嵌套在一起的螺旋状平面线圈组成的电极,电极的内侧端点、外侧端点作为传感器的接出端;所述功能薄膜由滴加到印刷电极上的蚕丝蛋白溶液在水蒸发后得到,功能薄膜作为传感器内部电容的电介质,使得传感器电容大小随湿度改变;所述传感器通过印刷电极实现电磁通量的检测,通过印刷电极和功能薄膜实现对湿度的检测。
工作原理是:本发明采用上述方案在电磁通量的检测工作得益于印刷电极的平面线圈形状,依据法拉第电磁感应定律,若电路中的磁通量变化,会在电路中产生感应电动势;当闭合的电路为n匝线圈时,电路中产生的感应电动势的大小与线圈的匝数和磁通量的变化率成正比;磁通量的变化率与磁通量变化量成正比,与产生磁通量变化所消耗的时间成反比,即外界环境中存在变化的电磁场时,在本发明所述的器件上将产生电动势,因此,本发明所述的织物型柔性复合传感器能够检测外界环境中电磁通量的变化。本发明湿度的检测工作在于对湿度敏感的电介质:功能薄膜,本发明所述功能薄膜由滴加到印刷电极上的蚕丝蛋白溶液得到,作为螺旋状印刷电极间电容的电介质;即当外界环境中的湿度改变时,本发明所述的器件电容值将产生变化,因此,本发明所述的织物型柔性复合传感器可以实现检测环境湿度。
所述织物基底为柔性织物基底,优选地,柔性织物基底采用涤纶材质无尘布,本发明采用可卷曲、可折叠且可拉伸的柔性织物作为基底,拥有很好的柔性,且制备材料易获取;此外,柔性的传感器相较于硅基电路而言,具有可弯曲、可变形的优势,更能适应于不同应用场景下,特别是在可穿戴电子设备方面应用前景广阔;并且,织物的表面相较于传统电路具有更大的粗糙程度和更大的表面积,使得传感器对外界环境的感知更加灵敏。
优选地,印刷电极采用丝网印刷工艺制备而成,考虑到常规的传感器采用半导体硅材质,制作过程复杂、制备周期长且制备成本高,本发明对于电极采用丝网印刷工艺进行电极的制备,制备过程简单、制备周期短且制备成本很低,可应用于大规模生产中。织物基底在经过丝网印刷后滴加蚕丝蛋白溶液即可完成加工,制备步骤简单。
优选地,所述功能薄膜由滴加到印刷电极上的蚕丝蛋白溶液在水蒸发后得到,其中,所述蚕丝蛋白指丝素蛋白,丝素蛋白在湿度越大的环境中具有更大的介电常数,这将增大相互嵌套的螺旋状印刷电极间的电容。
优选地,所述印刷电极为两个或者多个相互嵌套在一起的螺旋状平面线圈组成的电极,其中,可以采用两个相互嵌套在一起的螺旋状平面线圈组成,也可以多个相互嵌套在一起的螺旋状平面线圈组成;当采用多个时,除了正常使用的两个,另外的可以作为备份使用。
本发明还提供了一种织物型柔性复合式传感器的制备方法,包括以下步骤:
1)、选取柔性织物基底;
2)、加工丝印网板:在丝印网板上形成设计好的图案;
3)、印刷油墨电极:使用丝网印刷技术将步骤2)得到的网板上的图形印刷到准备好的织物基底上,使碳浆油墨固化,得到印刷电极;
4)、制备蚕丝蛋白功能薄膜:在步骤3)得到的印刷电极表面滴加蚕丝蛋白溶液,随着水分蒸发形成功能薄膜。
本发明一种织物型柔性复合式传感器的制备方法,采用丝网印刷工艺进行电极的制备,制备过程简单、制备周期短且制备成本很低,可应用于大规模生产中;织物基底在经过丝网印刷后滴加蚕丝蛋白溶液即可完成加工,制备步骤简单;此外,丝网印刷技术是一种实施难度低且具有一定精度的图形定义方法,同时,丝网印刷技术所需仪器设备简单,仅丝印台、油墨和刮刀即可完成加工,制备周期短,成本低。
进一步地,步骤2)具体包括如下步骤:
21)、在矢量图绘制软件CorelDRAW中完成图案设计,使用软件自带的曲线模型绘制相互嵌套的螺旋线,并设置曲线的粗细为0.5-2mm;
22)、分别计算螺旋线的半径,使得各螺旋线之间的间距为1mm,绘制图案占用的长度为41-82mm,宽度为40-80mm。
进一步地,步骤3)具体包括如下步骤:
31)、将织物基底放置在丝印台的台面上,将网板固定在丝印台的夹具中,调节夹具高度使得网板水平放置且离织物基底有1mm的竖直距离;
32)、在网板上图案一端的非图形区域倒上油墨,并使用刮刀以45度角倾斜置于油墨上方,将网版上的油墨经过图形区域刮至图形的另一端;由于网板离织物基底具有1mm的竖直距离,所以网板和织物基底呈分离状态;在刮刀的作用力下,丝印网板与织物基底呈线状的接触,随着网板的移动接触线也产生移动;在刮刀的挤压下,油墨透过网板的图形区域到达织物基底,由于油墨的粘性,织物上的油墨将保留在图形范围内;印刷完成后将网板升起,取出印刷好的织物;
33)、将印好的织物放置在玻璃板上,将玻璃板在80℃烘箱中放置20分钟,得到印刷电极。
进一步地,步骤4)具体包括如下步骤:
41)、将织物基底未印刷的一面向下放置在培养皿中,向印刷电极上滴加蚕丝蛋白溶液,将印刷电极全部覆盖;
42)、将培养皿放置于40℃烘箱中30分钟后,取出,完成柔性复合式传感器的印刷电极表面的功能薄膜的制备。
进一步地,蚕丝蛋白溶液的制备方法包括以下步骤:
51)、桑蚕茧去丝胶:将家蚕茧剪碎后加入沸腾的碳酸钠溶液中,煮沸45分钟后取出丝素蛋白,去离子水清洗5次后干燥;
52)、蚕丝蛋白溶解:将干燥的蚕丝蛋白放入干净的烧杯中,在烧杯中加入溴化锂溶液,然后放入60℃烘箱中溶解4小时;
53)、蚕丝蛋白透析:将溶解蚕丝蛋白后的溴化锂溶液在去离子水中进行透析48小时;
54)、蚕丝蛋白过滤:从透析袋中取出蚕丝蛋白溶液,用孔径5μm的微孔过滤器进行过滤。
本发明具有如下的优点和有益效果:
1、本发明采用可卷曲、可折叠且可拉伸的织物作为基底,拥有很好的柔性,制备材料具有易获取的特点;此外,柔性的传感器相较于硅基电路而言,具有可弯曲、可变形的优势,更能适应于不同应用场景下,特别是在可穿戴电子设备方面应用前景广阔;并且,织物的表面相较于传统电路具有更大的粗糙程度和更大的表面积,更大的表面积使得传感器对外界环境的感知更加灵敏;
2、本发明采用丝网印刷工艺进行电极的制备,制备过程简单、制备周期短且制备成本很低,可应用于大规模生产中;织物基底在经过丝网印刷后滴加蚕丝蛋白溶液即可完成加工,制备步骤简单;此外,丝网印刷技术是一种实施难度低且具有一定精度的图形定义方法,同时,丝网印刷技术所需仪器设备简单,仅丝印台、油墨和刮刀即可完成加工,制备周期短,成本低;
3、本发明对外界环境的电磁通量和湿度的感知具有全向性,由于织物基底的背面不覆盖传统的接地金属层,对来自传感器背面的信号不产生屏蔽作用,因此,本发明传感器可以检测到来自环境各方位的电磁通量;此外,由于功能薄膜和印刷电极均可渗入织物,故本发明传感器可以检测到来自环境各方位的湿度变化。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:
图1为本发明的织物型柔性复合式传感器的立体视图。
图2为本发明的织物型柔性复合式传感器的分解视图。
图3为本发明的织物型柔性复合式传感器对于外界电磁波的响应曲线图。
图4为本发明的织物型柔性复合式传感器对于外界湿度变化的响应曲线图。
附图中标记及对应的零部件名称:
1-织物基底,2-印刷电极,3-功能薄膜,4-内侧端点,5-外侧端点。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1至图4所示,一种织物型柔性复合式传感器,包括织物基底1、印刷电极2和功能薄膜3,所述印刷电极2设置于织物基底1和功能薄膜3之间,所述织物基底1为柔性织物基底,柔性织物基底采用涤纶材质无尘布或者棉织物等,本实施例中,柔性织物基底采用涤纶材质无尘布;所述印刷电极2为相互嵌套在一起的螺旋状平面线圈组成的电极,电极的内侧端点4、外侧端点5作为传感器的接出端;所述功能薄膜3由滴加到印刷电极2上的蚕丝蛋白溶液在水蒸发后得到,功能薄膜3作为传感器内部电容的电介质,使得传感器电容大小随湿度改变;所述传感器通过印刷电极2实现电磁通量的检测,通过印刷电极2和功能薄膜3实现对湿度的检测。
其中,印刷电极2采用丝网印刷工艺制备而成。
其中,所述功能薄膜3由滴加到印刷电极2上的蚕丝蛋白溶液在水蒸发后得到,所述蚕丝蛋白指丝素蛋白,通过湿度改变进而改变相互嵌套的螺旋状印刷电极2间的电容。
本实施例中,所述印刷电极2为两个相互嵌套在一起的螺旋状平面线圈组成的电极。
本发明中的织物型柔性复合传感器能够检测外界环境电磁通量变化和湿度变化。使用到的测试工具有:万用表、干电池、示波器、超声波加湿器、RCL电桥及导线等。
测量织物型柔性复合式传感器对电磁通量的改变的响应,如下:
首先,将印刷电极2的一个螺旋状平面线圈对应的内侧端点4、外侧端点5和示波器探头连接。然后,改变传感器附近环境中的电磁通量:在织物型柔性复合传感器的上方放置干电池,由于导线短暂连接干电池正负极时,会在导线周围激发电磁场,因此,导线反复的短暂连接会在其周围产生变化的电磁通量。用导线的一端连接干电池的负极,将导线的另一端反复触碰电池的正极,观测示波器显示界面的波形如图3所示。由图3可知传感器输出了脉冲信号,故本发明所述织物型柔性复合式传感器对于电磁通量的改变具有响应,并且由于织物基底1的背面不覆盖传统的接地金属层,对来自传感器背面的信号不产生屏蔽作用,本发明传感器可以检测到来自环境各方位的电磁通量。
测量织物型柔性复合式传感器对湿度的改变的响应,如下:
首先,将印刷电极2的两个外侧端点5与RCL电桥相连。然后,改变传感器附近环境中的湿度:打开超声波加湿器,由于超声波加湿器内的高频震动使得水脱离表面,在超声波加湿器软管口产生水雾输出。将超声波加湿器的输出软管在第2秒时接近本发明所述传感器,对传感器加湿一段时间后移出加湿器输出软管,在第9秒、第27秒重复此步骤,记录RCL电桥在不同时间显示的电容值,形成本发明所述传感器电容随时间的变化曲线,如图4所示。由图4可知,本发明所述织物型柔性复合式传感器对于环境湿度变化具有响应,并且,由于功能薄膜3和印刷电极2均可渗入织物,故本发明传感器可以检测到来自环境各方位的湿度变化。
实施例2
如图1至图4所示,本实施例与实施例1的区别在于,所述印刷电极2为三个相互嵌套在一起的螺旋状平面线圈组成的电极,正常使用的两个同实施例1,当前有一个出现故障时,第三个螺旋状平面线圈作为备份使用,保证传感器的正常使用。
实施例3
如图1至图4所示,本实施例与实施例1的区别在于,所使用的柔性织物基底1为涤纶材质无尘布,使用的油墨为导电碳浆油墨,使用的丝网印刷设备为手动丝网印刷台。商业化的无尘布和导电油墨可以方便地购买得到。
一种织物型柔性复合式传感器的制备方法,包括以下具体步骤:
步骤1)、选取柔性织物基底1;
步骤2)、加工丝印网板:由于采用丝网印刷技术来加工印刷电极2,所以需要将设计好的图案先在丝印网板上实现。
21)、在矢量图绘制软件CorelDRAW中完成图案设计,使用软件自带的曲线模型绘制相互嵌套的螺旋线,并设置曲线的粗细为0.5-2mm;
22)、分别计算螺旋线的半径,使得各螺旋线之间的间距为1mm,绘制图案占用的长度为41-82mm,宽度为40-80mm。
在本实施例中,首先,在矢量图绘制软件CorelDRAW中完成图案设计,使用软件自带的曲线模型绘制两个相互嵌套的螺旋线,并设置曲线的粗细为1mm;然后,分别计算两个螺旋线的半径,使得两个螺旋线之间的间距为1mm,绘制图案占用的长度为41mm,宽度为40mm。
不同的螺旋线以及各螺旋线之间的间距会影响如图3中电磁通量对应的输出电压,当螺旋线采用范围内的小数值时,比如曲线的粗细为0.5mm,那么螺旋线绕的圈数会增加,电磁通量对应的输出电压会相应增大。
步骤3)、印刷油墨电极:通过步骤2)加工好网板后,使用丝网印刷技术将网板上的图形印刷到织物基底1上;印刷油墨采用碳浆油墨,在该油墨固化后具有良好的导电性,使碳浆油墨固化,得到印刷电极2;
步骤3)具体包括如下步骤:
31)、将织物基底1放置在丝印台的台面上,将网板固定在丝印台的夹具中,调节夹具高度使得网板水平放置且离织物基底1有1mm的竖直距离;
32)、在网板上图案一端的非图形区域倒上油墨,并使用刮刀以45度角倾斜置于油墨上方,将网版上的油墨经过图形区域刮至图形的另一端;由于网板离织物基底1具有1mm的竖直距离,所以网板和织物基底1呈分离状态;在刮刀的作用力下,丝印网板与织物基底1呈线状的接触,随着网板的移动接触线也产生移动;在刮刀的挤压下,油墨透过网板的图形区域到达织物基底1,由于油墨的粘性,织物上的油墨将保留在图形范围内;印刷完成后将网板升起,取出印刷好的织物;
33)、将印好的织物放置在玻璃板上,将玻璃板在80℃烘箱中放置20分钟,得到印刷电极2。
步骤4)、制备蚕丝蛋白功能薄膜3:在步骤3)得到的印刷电极2表面滴加蚕丝蛋白溶液,这样在印刷电极2表面形成介电常数随湿度变化的蚕丝蛋白功能薄膜3。
步骤4)具体包括如下步骤:
41)、将织物基底1未印刷的一面向下放置在培养皿中,向印刷电极2上滴加蚕丝蛋白溶液,将印刷电极2全部覆盖;
42)、将培养皿放置于40℃烘箱中30分钟后,取出,完成柔性复合式传感器的印刷电极2表面的功能薄膜3的制备。
具体地,所述蚕丝蛋白溶液的制备方法包括以下步骤:
51)、桑蚕茧去丝胶:制备0.02mol/L的碳酸钠(Na2CO3)溶液,较佳的溶剂选取为去离子水。然后将制得的碳酸钠溶液加热至沸腾,将家蚕茧剪碎后加入沸腾的碳酸钠溶液中,优选的煮沸时长为45分钟,并在煮沸期间多次用玻璃棒搅拌。煮沸45分钟后取出丝素蛋白,使用去离子水清洗5次,清洗后挤出水分,在干净的表面上分散开静置使其进一步干燥;
52)、蚕丝蛋白溶解:配制对应9.3mol/L的溴化锂(LiBr)溶液,较佳的溶剂选取为去离子水。优选的,所述的溴化锂溶液为干燥蚕丝蛋白质量的5倍;将干燥的蚕丝蛋白放入干净的烧杯中,在烧杯中加入制得的溴化锂溶液,然后放入60℃烘箱中溶解4小时;
53)、蚕丝蛋白透析:对透析袋两端封好后进行水化,较佳的水化环境选取为去离子水,较佳的水化时间为10分钟。将水化后的透析袋取出并打开一端的密封,将溶解蚕丝蛋白后的溴化锂溶液加入透析袋,优选的方式是使用注射器转移蚕丝蛋白-溴化锂溶液。然后,将透析袋密封好,放入去离子水中进行透析48小时。优选的换水时间为开始透析后的2小时、4小时、8小时、16小时和32小时;
54)、蚕丝蛋白过滤:从透析袋中取出蚕丝蛋白溶液,使用孔径为5μm的微孔过滤器进行过滤,即得到所述的蚕丝蛋白溶液。优选的过滤次数为三次。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种织物型柔性复合式传感器,其特征在于:包括织物基底(1)、印刷电极(2)和功能薄膜(3),所述印刷电极(2)设置于织物基底(1)和功能薄膜(3)之间,所述印刷电极(2)为相互嵌套在一起的螺旋状平面线圈组成的电极,电极的内侧端点、外侧端点作为传感器的接出端;所述功能薄膜(3)由滴加到印刷电极(2)上的蚕丝蛋白溶液在水蒸发后得到,功能薄膜(3)作为传感器内部电容的电介质,使得传感器电容大小随湿度改变;所述传感器通过印刷电极(2)实现电磁通量的检测,通过印刷电极(2)和功能薄膜(3)实现对湿度的检测;
所述印刷电极(2)为两个或者多个相互嵌套在一起的螺旋状平面线圈组成的电极。
2.根据权利要求1所述的一种织物型柔性复合式传感器,其特征在于:所述织物基底(1)为柔性织物基底,柔性织物基底采用涤纶材质无尘布或者棉织物。
3.根据权利要求1所述的一种织物型柔性复合式传感器,其特征在于:印刷电极(2)采用丝网印刷工艺制备而成。
4.根据权利要求1所述的一种织物型柔性复合式传感器,其特征在于:所述功能薄膜(3)由滴加到印刷电极(2)上的蚕丝蛋白溶液在水蒸发后得到,其中,所述蚕丝蛋白指丝素蛋白,通过湿度改变进而改变相互嵌套的螺旋状印刷电极间的电容。
5.一种如权利要求1至4中任意一项所述的织物型柔性复合式传感器的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)、选取柔性织物基底(1);
2)、加工丝印网板:在丝印网板上形成设计好的图案;
3)、印刷油墨电极:使用丝网印刷技术将步骤2)得到的网板上的图形印刷到准备好的织物基底(1)上,使碳浆油墨固化,得到印刷电极(2);
4)、制备蚕丝蛋白功能薄膜:在步骤3)得到的印刷电极(2)表面滴加蚕丝蛋白溶液,随着水分蒸发形成功能薄膜(3)。
6.根据权利要求5所述的一种织物型柔性复合式传感器的制备方法,其特征在于:步骤2)具体包括如下步骤:
21)、在矢量图绘制软件CorelDRAW中完成图案设计,使用软件自带的曲线模型绘制相互嵌套的螺旋线,并设置曲线的粗细为0.5-2mm;
22)、分别计算螺旋线的半径,使得各螺旋线之间的间距为1mm,绘制图案占用的长度为41-82mm,宽度为40-80mm。
7.根据权利要求5所述的一种织物型柔性复合式传感器的制备方法,其特征在于:步骤3)具体包括如下步骤:
31)、将织物基底(1)放置在丝印台的台面上,将网板固定在丝印台的夹具中,调节夹具高度使得网板水平放置且离织物基底(1)有1mm的竖直距离;
32)、在网板上图案一端的非图形区域倒上油墨,并使用刮刀以45度角倾斜置于油墨上方,将网版上的油墨经过图形区域刮至图形的另一端;印刷完成后将网板升起,取出印刷好的织物;
33)、将印好的织物放置在玻璃板上,将玻璃板在80℃烘箱中放置20分钟,得到印刷电极(2)。
8.根据权利要求5所述的一种织物型柔性复合式传感器的制备方法,其特征在于:步骤4)具体包括如下步骤:
41)、将织物基底(1)未印刷的一面向下放置在培养皿中,向印刷电极(2)上滴加蚕丝蛋白溶液,将印刷电极(2)全部覆盖;
42)、将培养皿放置于40℃烘箱中30分钟后,取出,完成柔性复合式传感器的印刷电极(2)表面的功能薄膜(3)的制备。
9.根据权利要求8所述的一种织物型柔性复合式传感器的制备方法,其特征在于:蚕丝蛋白溶液的制备方法包括以下步骤:
51)、桑蚕茧去丝胶:将家蚕茧剪碎后加入沸腾的碳酸钠溶液中,煮沸45分钟后取出丝素蛋白,去离子水清洗5次后干燥;
52)、蚕丝蛋白溶解:将干燥的蚕丝蛋白放入干净的烧杯中,在烧杯中加入溴化锂溶液,然后放入60℃烘箱中溶解4小时;
53)、蚕丝蛋白透析:将溶解蚕丝蛋白后的溴化锂溶液在去离子水中进行透析48小时;
54)、蚕丝蛋白过滤:从透析袋中取出蚕丝蛋白溶液,用孔径5μm的微孔过滤器进行过滤。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11385083B2 (en) * 2018-12-07 2022-07-12 Mohammad Kabany Method for measuring and/or processing measured pressure and/or humidity values
CN111458753A (zh) * 2020-04-07 2020-07-28 安徽大学 一种全柔性同面螺旋电极接近觉传感器及其制备方法
CN111554806B (zh) * 2020-04-23 2022-02-11 西安交通大学 一种生物亲和型各向异性磁电阻传感器及其制备方法
CN111934030B (zh) * 2020-07-25 2021-07-16 浙江理工大学 柔性平面微型储能器件及其制备方法
CN114496448A (zh) * 2020-10-26 2022-05-13 北京梦之墨科技有限公司 一种柔性可拉伸射频线圈
CN113063826B (zh) * 2021-03-18 2022-07-15 江南大学 穿戴式排汗率传感器及其装配方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1728966A (zh) * 2002-12-19 2006-02-01 皇家飞利浦电子股份有限公司 集成电导传感器的编织物
CN101501521A (zh) * 2006-08-11 2009-08-05 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于磁感应层析术具有降低的互线圈耦合的传感器线圈阵列
CN203133023U (zh) * 2013-03-06 2013-08-14 中南大学 基于电磁感应原理的湿度传感器
WO2017010182A1 (ja) * 2015-07-13 2017-01-19 シャープ株式会社 センサ回路
CN107230547A (zh) * 2016-03-25 2017-10-03 三星电机株式会社 线圈装置和包括该线圈装置的设备
CN107525825A (zh) * 2016-06-21 2017-12-29 天津理工大学 一种基于丝网印刷技术的气体传感器制备
CN107576922A (zh) * 2017-08-22 2018-01-12 重庆大学 一种可弯曲磁场测量装置及其制备方法
WO2018090329A1 (zh) * 2016-11-18 2018-05-24 深圳先进技术研究院 一种具有功能化的柔性电极及其制备方法
CN109781799A (zh) * 2018-12-29 2019-05-21 西安交通大学 一种电容型的蚕丝蛋白湿度传感器及其制备方法
CN109793520A (zh) * 2019-02-01 2019-05-24 电子科技大学 湿度和应变协同敏感的柔性织物呼吸传感器及其制备方法
CN110042544A (zh) * 2019-04-12 2019-07-23 东华大学 柔性智能可穿戴设备

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1728966A (zh) * 2002-12-19 2006-02-01 皇家飞利浦电子股份有限公司 集成电导传感器的编织物
CN101501521A (zh) * 2006-08-11 2009-08-05 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于磁感应层析术具有降低的互线圈耦合的传感器线圈阵列
CN203133023U (zh) * 2013-03-06 2013-08-14 中南大学 基于电磁感应原理的湿度传感器
WO2017010182A1 (ja) * 2015-07-13 2017-01-19 シャープ株式会社 センサ回路
CN107230547A (zh) * 2016-03-25 2017-10-03 三星电机株式会社 线圈装置和包括该线圈装置的设备
CN107525825A (zh) * 2016-06-21 2017-12-29 天津理工大学 一种基于丝网印刷技术的气体传感器制备
WO2018090329A1 (zh) * 2016-11-18 2018-05-24 深圳先进技术研究院 一种具有功能化的柔性电极及其制备方法
CN107576922A (zh) * 2017-08-22 2018-01-12 重庆大学 一种可弯曲磁场测量装置及其制备方法
CN109781799A (zh) * 2018-12-29 2019-05-21 西安交通大学 一种电容型的蚕丝蛋白湿度传感器及其制备方法
CN109793520A (zh) * 2019-02-01 2019-05-24 电子科技大学 湿度和应变协同敏感的柔性织物呼吸传感器及其制备方法
CN110042544A (zh) * 2019-04-12 2019-07-23 东华大学 柔性智能可穿戴设备

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Fabrication and Characterization of Biodegradable,Thermal-Responsive Silk Composite Membrane;YA WANG 等;《Proceedings of the 13th Annual IEEE International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems》;20181231;第479-482页 *
Flexible Humidity Sensor Based on Silk Fabric for Human Respiration Monitoring;B.Li 等;《Journal of Materials Chemistry C》;20181231;第1-7页 *
Hybridized nanogeneratorforsimultaneouslyscavengingmechanical and thermalenergiesbyelectromagnetic-triboelectric-thermoelectric effects;Xue Wang 等;《Nano Energy》;20161231;第26卷;第164-171页 *
Novel fully transparent and flexible humidity sensor;Pi-Guey Su 等;《Sensors and Actuators B: Chemical》;20091231;第137卷;第496-500页 *

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