CN112735659B - 一种集成式柔性压电传感纳米电缆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种集成式柔性压电传感纳米电缆及其制备方法,其特点是:它由芯层和壳层组成,所述芯层的材料由第一压电材料、第二压电材料和溶剂组成,所述壳层的材料由导电材料、电阻材料、掺杂剂、引发剂和溶剂组成。本发明以压电材料作为功能材料,以导电材料和电阻材料构筑混合电阻阵列作为导电网络,不再需要重构导电层,引出电极即可输出电压,不仅能够提高压电转换效率,还易于传感器在设备上的集成加工,扩大了柔性纳米传感器的应用范围,降低了柔性纳米传感器的使用成本,对推动柔性纳米传感器在各领域的实际应用具有重要意义。
Description
技术领域:
本发明属于功能纳米材料技术领域,具体涉及柔性纳米压电传感材料,是一种集成式柔性压电传感纳米电缆及其制备方法。
背景技术:
微型化是未来传感器发展的必然方向,国内传感器市场持续快速增长,年均增长速度超过20%,2016年达到1126亿元。近年来,柔性传感器以其高灵敏度、高准确度、高灵活性和工作范围大等优点,在机器人、可穿戴电子设备、声表面滤波器和生物医学等领域受到人们的广泛关注。
但是,目前构筑柔性传感器时柔性压电材料只能在外加导电层电极的情况下才能输出信号电压,这不仅会影响压电材料的压电转换性能,还会阻碍其与设备的集成,使这种材料无法达到规模化生产,阻碍其在各领域的发展。
因此开发压电材料与导电层的同步构建技术,构筑特殊结构的柔性纳米级传感材料,提高材料的压电转换效率,并使其易于设备的集成,从而实现材料的大规模化生产和应用是目前急需解决的关键问题,对未来微型设备的发展具有重要意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是:克服上述现有技术的不足,提供一种集成式柔性压电传感纳米电缆及其制备方法。
本发明所采用的技术方案之一是:一种集成式柔性压电传感纳米电缆,其特征是:它由芯层和壳层组成,所述芯层的材料由重量份比的下述材料组成:5份~ 25份第一压电材料、50份第二压电材料和400份溶剂,所述壳层的材料由重量份比的下述材料组成:2份~16份导电材料、20电阻材料、2.5份~20份掺杂剂、 5份~40份氧化剂和120份溶剂。
进一步,所述第一压电材料为压电陶瓷纳米颗粒,包括钛酸钡或氧化锌。
进一步,所述第二压电材料为压电高分子材料,包括高分子聚丙烯腈PAN、高分子聚偏氟乙烯PVD及其复合物。
进一步,所述导电材料为导电聚合物聚苯胺PANI、聚吡咯、聚噻吩或金属纳米颗粒与导电聚合物的复合物。
进一步所述电阻材料为高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA。
进一步,所述氧化剂为过硫酸铵或三氯化铁。
进一步,所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺DMF或氯仿。
包括以下步骤:
1)将第一压电材料和第二压电材料在磁力搅拌的条件下加入溶剂中,继续搅拌12h,即为芯层纺丝液;
2)将导电材料和掺杂剂溶于溶剂中;
3)在步骤2)获得的溶液中加入电阻材料,室温下搅拌均匀,置于4℃条件下静置2h,得到溶液一;
4)将氧化剂溶于溶剂中,得到溶液二;
5)将溶液二在磁力搅拌条件下注入溶液一,继续磁力搅拌2h,置于4℃条件下静置,使之反应24h,即为壳层纺丝液;
6)将芯层纺丝液和壳层纺丝液分别注入同轴纺丝装置中,滚筒做接收装置,进行纺丝,即可获得柔性压电传感纳米电缆;控制纺丝转速1500r,环境温度: 15~20℃,环境湿度:40%~50%,固化距离为12-20cm,电压为20-30kV。
本发明所采用的技术方案之二是:一种集成式柔性压电传感三层纳米电缆的制备方法,其特征是:它由芯层、中间层和壳层组成,所述中间层的材料由重量份比的下述材料组成:5份~25份第一压电材料、50份第二压电材料和400份溶剂,所述芯层材料由重量份比的下述材料组成:2份~16份导电材料、20电阻材料、2.5份~20份掺杂剂、5份~40份氧化剂和120份溶剂,所述壳层材料的组分及其重量份比与芯层材料相同。
进一步,所述集成式柔性压电传感三层纳米电缆的制备方法包括以下步骤:
1)将第一压电材料和第二压电材料在磁力搅拌的条件下加入溶剂中,继续搅拌12h,即为中间层纺丝液;
2)将导电材料和掺杂剂溶于溶剂中;
3)在步骤2)获得的溶液中加入电阻材料,室温下搅拌均匀,置于4℃条件下静置2h,得到溶液一;
4)将氧化剂溶于溶剂中,得到溶液二;
5)将溶液二在磁力搅拌条件下注入溶液一,继续磁力搅拌2h,置于4℃条件下使之反应24h,即为芯层和壳层纺丝液;
6)将芯层纺丝液、中间层纺丝液和壳层纺丝液分别注入三层同轴纺丝装置中,滚筒做接收装置,进行纺丝即可获得柔性压电传感纳米电缆;控制纺丝转速 1500r,环境温度:15~20℃,环境湿度:40%~50%,固化距离为12-20cm,电压为20-30kV。
本发明所采用的技术方案之三是:一种集成式柔性压电传感纳米纤维,其特征是:它由第一溶液和第二溶液同步构建组成柔性压电传感纳米纤维,所述第一溶液由重量份比的下述材料组成:2份~10份第一压电材料、20份第二压电材料、2份~16份导电材料、20份电阻材料、2.5份~20份掺杂剂和180份溶剂,所述第二溶液由重量份比5份~40份氧化剂和75份溶剂组成。
包括以下步骤:
1)将第一压电材料、第二压电材料、导电材料、掺杂剂和电阻材料在磁力搅拌的条件下加入溶剂中,继续搅拌12h,得到第一溶液;
2)将氧化剂溶于溶剂中,得到第二溶液;
3)将第二溶液在磁力搅拌条件下注入第一溶液,继续磁力搅拌2h,置于4℃条件下使之反应24h,即为纺丝液;
4)将纺丝液注入纺丝装置中,滚筒做接收装置,进行纺丝即可获得柔性压电传感纳米纤维;控制纺丝转速1500r,环境温度:15~20℃,环境湿度: 40%~50%,固化距离为12-20cm,电压为20-30kV。
本发明的有益效果是:其以压电材料作为功能材料,以导电材料和电阻材料构筑混合电阻阵列作为导电网络,不再需要重构导电层,引出电极即可输出电压,不仅能够提高压电转换效率,还易于传感器在设备上的集成,扩大了柔性纳米传感器的应用范围,降低了柔性纳米传感器的使用成本,对推动柔性纳米传感器在各领域的实际应用具有重要意义。
附图说明
图1为[PAN/BaTiO3]@[PANI/PVP]柔性压电传感纳米电缆的扫描电镜照片;
图2为[PAN/BaTiO3]@[PANI/PVP]柔性压电传感纳米电缆的透射电镜照片;
图3为不同BaTiO3含量的[PAN/BaTiO3]@[PANI/PVP]柔性压电传感纳米电缆的 XRD谱图;
图4为不同BaTiO3含量的[PAN/BaTiO3]@[PANI/PVP]柔性压电传感纳米电缆的FTIR谱图;
图5为不同BaTiO3含量的[PAN/BaTiO3]@[PANI/PVP]压电转换性能测试。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明 进一步说明。
参见图1~图5,实施例1,本实施例一种集成式柔性压电传感纳米电缆,它由芯层和壳层组成,所述芯层的材料由重量份比的下述材料组成:5份第一压电材料、50份第二压电材料和400份溶剂,所述壳层的材料由重量份比的下述材料组成:2份导电材料、20电阻材料、2.5份掺杂剂、5份氧化剂和120份溶剂。
所述第一压电材料为钛酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO。
所述第二压电材料高分子聚丙烯腈PAN或高分子聚偏氟乙烯PVDF。
所述导电材料为苯胺ANI或吡咯。
所述电阻材料为高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或聚丙烯腈PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA。
所述掺杂剂为樟脑磺酸。
所述氧化剂为过硫酸铵。
所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺DMF。
实施例1所述的基于压电传感材料的柔性压电传感纳米电缆的制备方法包括以下步骤:
1)将5份第一压电材料钛酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO以及50份第二压电材料高分子聚丙烯腈PAN或高分子聚偏氟乙烯PVDF在磁力搅拌的条件下加入400 份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF中,继续搅拌12h,即为芯层纺丝液;
2)将2份苯胺ANI或吡咯和2.5份掺杂剂樟脑磺酸溶于60份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF中;
3)在步骤2)获得的溶液中加入20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP 或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA,室温下搅拌均匀,置于4℃条件下静置2h,得到溶液一;
4)将5份氧化剂过硫酸铵溶于60份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF中,得到溶液二;
5)将溶液二在磁力搅拌条件下注入溶液一,继续磁力搅拌2h,置于4℃条件下静置,使之反应24h,即为壳层纺丝液;
6)将芯层纺丝液和壳层纺丝液分别注入同轴纺丝装置中,滚筒做接收装置,进行纺丝,即可获得柔性压电传感纳米电缆;控制纺丝转速1500r,环境温度: 15~20℃,环境湿度:40%~50%,固化距离为12-20cm,电压为20-30kV。
实施例2,本实施例2一种集成式柔性压电传感纳米电缆与实施例1采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例2的制备方法与实施例1的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:芯层由5份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN或聚偏氟乙烯 PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,壳层由4份导电材料苯胺ANI 或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA、5份掺杂剂樟脑磺酸、10份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成。
实施例3,本实施例3一种集成式柔性压电传感纳米电缆与实施例1采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例3的制备方法与实施例1的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:芯层由5份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,壳层由6份导电材料苯胺ANI 或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA、7.5份掺杂剂樟脑磺酸、15份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成。
实施例4,本实施例4一种集成式柔性压电传感纳米电缆与实施例1采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例4的制备方法与实施例1的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:芯层由5份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN或聚偏氟乙烯 PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,壳层由8份导电材料苯胺ANI 或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA、10份掺杂剂樟脑磺酸、20份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成。
实施例5,本实施例5一种集成式柔性压电传感纳米电缆与实施例1采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例5的制备方法与实施例1的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:芯层由5份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN或聚偏氟乙烯 PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,壳层由16份导电材料苯胺ANI 或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA、20份掺杂剂樟脑磺酸、40份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成。
实施例6,本实施例6一种集成式柔性压电传感纳米电缆与实施例1采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例6的制备方法与实施例1的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:芯层由10份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,壳层由2份导电材料苯胺 ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、2.5份掺杂剂樟脑磺酸、5份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成。
实施例7,本实施例7一种集成式柔性压电传感纳米电缆与实施例1采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例7的制备方法与实施例1的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:芯层由10份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,壳层由4份导电材料苯胺 ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、5份掺杂剂樟脑磺酸、10份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成。
实施例8,本实施例8一种集成式柔性压电传感纳米电缆与实施例1采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例8的制备方法与实施例1的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:芯层由10份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,壳层由6份导电材料苯胺 ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、7.5份掺杂剂樟脑磺酸、15份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N- 二甲基甲酰胺DMF组成。
实施例9,本实施例9一种集成式柔性压电传感纳米电缆与实施例1采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例9的制备方法与实施例1的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:芯层由10份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,壳层由8份导电材料苯胺 ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、10份掺杂剂樟脑磺酸、20份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成。
实施例10,本实施例10一种集成式柔性压电传感纳米电缆与实施例1采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例10的制备方法与实施例1的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:芯层由10份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,壳层由10份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、12.5份掺杂剂樟脑磺酸、25份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂 N,N-二甲基甲酰胺DMF组成。
实施例11,本实施例11一种集成式柔性压电传感纳米电缆与实施例1采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例11的制备方法与实施例1的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:芯层由10份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,壳层由14份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、17.5份掺杂剂樟脑磺酸、35份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂 N,N-二甲基甲酰胺DMF组成。
实施例12,本实施例12一种集成式柔性压电传感纳米电缆与实施例1采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例12的制备方法与实施例1的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:芯层由10份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,壳层由16份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、20份掺杂剂樟脑磺酸、40份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N- 二甲基甲酰胺DMF组成。
实施例13,本实施例13一种集成式柔性压电传感纳米电缆与实施例1采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例13的制备方法与实施例1的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:芯层由15份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,壳层由2份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、2.5份掺杂剂樟脑磺酸、5份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N- 二甲基甲酰胺DMF组成。
实施例14,本实施例14一种集成式柔性压电传感纳米电缆与实施例1采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例14的制备方法与实施例1的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:芯层由15份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,壳层由4份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、5份掺杂剂樟脑磺酸、10份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N- 二甲基甲酰胺DMF组成。
实施例15,本实施例15一种集成式柔性压电传感纳米电缆与实施例1采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例15的制备方法与实施例1的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:芯层由15份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,壳层由6份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、7.5份掺杂剂樟脑磺酸、15份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂 N,N-二甲基甲酰胺DMF组成。
实施例16,本实施例16一种集成式柔性压电传感纳米电缆与实施例1采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例16的制备方法与实施例1的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:芯层由15份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,壳层由12份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、15份掺杂剂樟脑磺酸、30份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N- 二甲基甲酰胺DMF组成。
实施例17,本实施例17一种集成式柔性压电传感纳米电缆与实施例1采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例17的制备方法与实施例1的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:芯层由15份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,壳层由14份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、17.5份掺杂剂樟脑磺酸、35份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂 N,N-二甲基甲酰胺DMF组成。
实施例18,本实施例18一种集成式柔性压电传感纳米电缆与实施例1采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例18的制备方法与实施例1的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:芯层由15份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,壳层由16份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、20份掺杂剂樟脑磺酸、40份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N- 二甲基甲酰胺DMF组成。
实施例19,本实施例19一种集成式柔性压电传感纳米电缆与实施例1采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例19的制备方法与实施例1的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:芯层由20份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,壳层由2份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、2.5份掺杂剂樟脑磺酸、5份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N- 二甲基甲酰胺DMF组成。
实施例20,本实施例20一种集成式柔性压电传感纳米电缆与实施例1采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例20的制备方法与实施例1的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:芯层由20份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,壳层由4份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、5份掺杂剂樟脑磺酸、10份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N- 二甲基甲酰胺DMF组成。
实施例21,本实施例21一种集成式柔性压电传感纳米电缆与实施例1采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例21的制备方法与实施例1的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:芯层由20份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,壳层由10份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、12.5份掺杂剂樟脑磺酸、25份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂 N,N-二甲基甲酰胺DMF组成。
实施例22,本实施例22一种集成式柔性压电传感纳米电缆与实施例1采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例22的制备方法与实施例1的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:芯层由20份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,壳层由12份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、15份掺杂剂樟脑磺酸、30份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N- 二甲基甲酰胺DMF组成。
实施例23,本实施例23一种集成式柔性压电传感纳米电缆与实施例1采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例23的制备方法与实施例1的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:芯层由20份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,壳层由14份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、17.5份掺杂剂樟脑磺酸、35份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂 N,N-二甲基甲酰胺DMF组成。
实施例24,本实施例24一种集成式柔性压电传感纳米电缆与实施例1采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例24的制备方法与实施例1的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:芯层由20份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,壳层由16份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、20份掺杂剂樟脑磺酸、40份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N- 二甲基甲酰胺DMF组成。
实施例25,本实施例25一种集成式柔性压电传感纳米电缆与实施例1采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例25的制备方法与实施例1的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:芯层由25份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,壳层由4份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、5份掺杂剂樟脑磺酸、10份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N- 二甲基甲酰胺DMF组成。
实施例26,本实施例26一种集成式柔性压电传感纳米电缆与实施例1采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例26的制备方法与实施例1的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:芯层由25份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,壳层由8份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、10份掺杂剂樟脑磺酸、20份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N- 二甲基甲酰胺DMF组成。
实施例27,本实施例27一种集成式柔性压电传感纳米电缆与实施例1采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例27的制备方法与实施例1的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:芯层由25份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,壳层由10份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、12.5份掺杂剂樟脑磺酸、25份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂 N,N-二甲基甲酰胺DMF组成。
实施例28,本实施例28一种集成式柔性压电传感纳米电缆与实施例1采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例28的制备方法与实施例1的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:芯层由25份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,壳层由12份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、15份掺杂剂樟脑磺酸、30份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N- 二甲基甲酰胺DMF组成。
实施例29,本实施29一种集成式柔性压电传感纳米电缆与实施例1采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例29的制备方法与实施例1的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:芯层由25份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,壳层由14份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、17.5份掺杂剂樟脑磺酸、35份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成。
实施例30,本实施例30一种集成式柔性压电传感纳米电缆与实施例1采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例30的制备方法与实施例1的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:芯层由25份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,壳层由16份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、20份掺杂剂樟脑磺酸、40份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N- 二甲基甲酰胺DMF组成。
实施例31,本实施例一种集成式柔性压电传感三层纳米电缆,它由芯层、中间层和壳层组成,所述中间层的材料由重量份比的下述材料组成:5份第一压电材料、50份第二压电材料和400份溶剂,所述芯层材料由重量份比的下述材料组成:2份导电材料、20份电阻材料、2.5份掺杂剂、5份氧化剂和120份溶剂,所述壳层材料的组分及其重量份比与芯层材料相同。
所述第一压电材料为钛酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO。
所述第二压电材料高分子聚丙烯腈PAN或高分子聚偏氟乙烯PVDF。
所述导电材料为苯胺ANI或吡咯。
所述电阻材料为高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA。
所述掺杂剂为樟脑磺酸。
所述氧化剂为过硫酸铵。
所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺DMF。
实施例31所述的一种集成式柔性压电传感三层纳米电缆的制备方法包括以下步骤:
1)将5份第一压电材料钛酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO以及50份第二压电材料高分子聚丙烯腈PAN或高分子聚偏氟乙烯PVDF在磁力搅拌的条件下加入400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF中,继续搅拌12h,即为中间层纺丝液;
2)将2份苯胺ANI或吡咯和2.5份掺杂剂樟脑磺酸溶于60份溶剂N,N- 二甲基甲酰胺DMF中;
3)在步骤2)获得的溶液中加入20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮 PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA,室温下搅拌均匀,置于4℃条件下静置2h,得到溶液一;
4)将5份氧化剂过硫酸铵溶于60份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF中,得到溶液二;
5)将溶液二在磁力搅拌条件下注入溶液一,继续磁力搅拌2h,置于 4℃条件下静置,使之反应24h,即为芯层和壳层纺丝液;
6)将芯层纺丝液、中间层纺丝液和壳层纺丝液分别注入三层同轴纺丝装置中,滚筒做接收装置,进行纺丝即可获得集成式柔性压电传感三层纳米电缆;控制纺丝转速1500r,环境温度:15~20℃,环境湿度:40%~50%,固化距离为12-20cm,电压为20-30kV。
实施例32,本实施例32一种集成式柔性压电传感三层纳米电缆与实施例31 采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例32的制备方法与实施例31的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:中间层由5 份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN 或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,芯层由4份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、5份掺杂剂樟脑磺酸、10份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,所述壳层材料的组分及其重量份比与芯层材料相同。
实施例33,本实施例33一种集成式柔性压电传感三层纳米电缆与实施例31 采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例33的制备方法与实施例31的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:中间层由5 份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN 或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,芯层由6份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、7.5份掺杂剂樟脑磺酸、15份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,所述壳层材料的组分及其重量份比与芯层材料相同。
实施例34,本实施例34一种集成式柔性压电传感三层纳米电缆与实施例31 采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例34的制备方法与实施例31的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:中间层由5 份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN 或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,芯层由10份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、12.5份掺杂剂樟脑磺酸、25份氧化剂过硫酸铵和120 份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,所述壳层材料的组分及其重量份比与芯层材料相同。
实施例35,本实施例35一种集成式柔性压电传感三层纳米电缆与实施例31 采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例35的制备方法与实施例31的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:中间层由5 份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN 或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,芯层由12份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、15份掺杂剂樟脑磺酸、30份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,所述壳层材料的组分及其重量份比与芯层材料相同。
实施例36,本实施例36一种集成式柔性压电传感三层纳米电缆与实施例31 采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例36的制备方法与实施例31的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:中间层由5 份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN 或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,芯层由14份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、17.5份掺杂剂樟脑磺酸、35份氧化剂过硫酸铵和120 份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,所述壳层材料的组分及其重量份比与芯层材料相同。
实施例37,本实施例37一种集成式柔性压电传感三层纳米电缆与实施例31 采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例37的制备方法与实施例31的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:中间层由10 份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN 或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,芯层由2份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、2.5份掺杂剂樟脑磺酸、5份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,所述壳层材料的组分及其重量份比与芯层材料相同。
实施例38,本实施例38一种集成式柔性压电传感三层纳米电缆与实施例31 采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例38的制备方法与实施例31的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:中间层由10 份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN 或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,芯层由6份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、7.5份掺杂剂樟脑磺酸、15份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,所述壳层材料的组分及其重量份比与芯层材料相同。
实施例39,本实施例39一种集成式柔性压电传感三层纳米电缆与实施例31 采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例39的制备方法与实施例31的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:中间层由10 份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN 或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,芯层由8份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、10份掺杂剂樟脑磺酸、20份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,所述壳层材料的组分及其重量份比与芯层材料相同。
实施例40,本实施例40一种集成式柔性压电传感三层纳米电缆与实施例31 采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例40的制备方法与实施例31的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:中间层由10 份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN 或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,芯层由10份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、12.5份掺杂剂樟脑磺酸、25份氧化剂过硫酸铵和120 份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,所述壳层材料的组分及其重量份比与芯层材料相同。
实施例41,本实施例41一种集成式柔性压电传感三层纳米电缆与实施例31 采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例41的制备方法与实施例31的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:中间层由10 份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN 或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,芯层由12份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、15份掺杂剂樟脑磺酸、30份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,所述壳层材料的组分及其重量份比与芯层材料相同。
实施例42,本实施例42一种集成式柔性压电传感三层纳米电缆与实施例31 采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例42的制备方法与实施例31的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:中间层由15 份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN 或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,芯层由2份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、2.5份掺杂剂樟脑磺酸、5份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,所述壳层材料的组分及其重量份比与芯层材料相同。
实施例43,本实施例43一种集成式柔性压电传感三层纳米电缆与实施例31 采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例43的制备方法与实施例31的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:中间层由15 份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN 或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,芯层由4份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、5份掺杂剂樟脑磺酸、10份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,所述壳层材料的组分及其重量份比与芯层材料相同。
实施例44,本实施例44一种集成式柔性压电传感三层纳米电缆与实施例31 采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例44的制备方法与实施例31的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:中间层由15 份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN 或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,芯层由6份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、7.5份掺杂剂樟脑磺酸、15份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,所述壳层材料的组分及其重量份比与芯层材料相同。
实施例45,本实施例45一种集成式柔性压电传感三层纳米电缆与实施例31 采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例45的制备方法与实施例31的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:中间层由15 份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN 或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,芯层由8份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、10份掺杂剂樟脑磺酸、20份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,所述壳层材料的组分及其重量份比与芯层材料相同。
实施例46,本实施例46一种集成式柔性压电传感三层纳米电缆与实施例31 采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例46的制备方法与实施例31的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:中间层由15 份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN 或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,芯层由10份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、12.5份掺杂剂樟脑磺酸、25份氧化剂过硫酸铵和120 份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,所述壳层材料的组分及其重量份比与芯层材料相同。
实施例47,本实施例47一种集成式柔性压电传感三层纳米电缆与实施例31 采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例47的制备方法与实施例31的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:中间层由15 份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN 或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,芯层由16份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、20份掺杂剂樟脑磺酸、40份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,所述壳层材料的组分及其重量份比与芯层材料相同。
实施例48,本实施例48一种集成式柔性压电传感三层纳米电缆与实施例31 采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例48的制备方法与实施例31的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:中间层由20 份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN 或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,芯层由2份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、2.5份掺杂剂樟脑磺酸、5份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,所述壳层材料的组分及其重量份比与芯层材料相同。
实施例49,本实施例49一种集成式柔性压电传感三层纳米电缆与实施例31 采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例49的制备方法与实施例31的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:中间层由20 份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN 或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,芯层由4份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、5份掺杂剂樟脑磺酸、10份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,所述壳层材料的组分及其重量份比与芯层材料相同。
实施例50,本实施例50一种集成式柔性压电传感三层纳米电缆与实施例31 采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例50的制备方法与实施例31的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:中间层由20 份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN 或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,芯层由6份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、7.5份掺杂剂樟脑磺酸、15份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,所述壳层材料的组分及其重量份比与芯层材料相同。
实施例51,本实施例51一种集成式柔性压电传感三层纳米电缆与实施例31 采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例51的制备方法与实施例31的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:中间层由20 份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN 或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,芯层由10份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、12.5份掺杂剂樟脑磺酸、25份氧化剂过硫酸铵和120 份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,所述壳层材料的组分及其重量份比与芯层材料相同。
实施例52,本实施例52一种集成式柔性压电传感三层纳米电缆与实施例31 采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例52的制备方法与实施例31的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:中间层由20 份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN 或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,芯层由14份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、17.5份掺杂剂樟脑磺酸、35份氧化剂过硫酸铵和120 份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,所述壳层材料的组分及其重量份比与芯层材料相同。
实施例53,本实施例53一种集成式柔性压电传感三层纳米电缆与实施例31 采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例53的制备方法与实施例31的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:中间层由20 份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN 或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,芯层由16份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、20份掺杂剂樟脑磺酸、40份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,所述壳层材料的组分及其重量份比与芯层材料相同。
实施例54,本实施例54一种集成式柔性压电传感三层纳米电缆与实施例31 采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例54的制备方法与实施例31的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:中间层由25 份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN 或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,芯层由2份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、2.5份掺杂剂樟脑磺酸、5份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,所述壳层材料的组分及其重量份比与芯层材料相同。
实施例55,本实施例55一种集成式柔性压电传感三层纳米电缆与实施例31 采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例55的制备方法与实施例31的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:中间层由25 份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN 或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,芯层由6份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、7.5份掺杂剂樟脑磺酸、15份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,所述壳层材料的组分及其重量份比与芯层材料相同。
实施例56,本实施例56一种集成式柔性压电传感三层纳米电缆与实施例31 采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例56的制备方法与实施例31的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:中间层由25 份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN 或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,芯层由8份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、10份掺杂剂樟脑磺酸、20份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,所述壳层材料的组分及其重量份比与芯层材料相同。
实施例57,本实施例57一种集成式柔性压电传感三层纳米电缆与实施例31 采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例57的制备方法与实施例31的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:中间层由25 份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN 或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,芯层由12份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、15份掺杂剂樟脑磺酸、30份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,所述壳层材料的组分及其重量份比与芯层材料相同。
实施例58,本实施例58一种集成式柔性压电传感三层纳米电缆与实施例31 采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例58的制备方法与实施例31的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:中间层由25 份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN 或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,芯层由14份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、17.5份掺杂剂樟脑磺酸、35份氧化剂过硫酸铵和120 份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,所述壳层材料的组分及其重量份比与芯层材料相同。
实施例59,本实施例59一种集成式柔性压电传感三层纳米电缆与实施例31 采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例59的制备方法与实施例31的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:中间层由25 份第一压电材料碳酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、50份第二压电材料聚丙烯腈PAN 或聚偏氟乙烯PVDF和400份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,芯层由16份导电材料苯胺ANI或吡咯、20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA、20份掺杂剂樟脑磺酸、40份氧化剂过硫酸铵和120份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF组成,所述壳层材料的组分及其重量份比与芯层材料相同。
实施例60,本实施例60一种集成式柔性压电传感纳米纤维,它由第一溶液和第二溶液同步构建组成柔性压电传感纳米纤维,所述第一溶液由重量份比的下述材料组成:2份第一压电材料、20份第二压电材料、2份导电材料、20份电阻材料、2.5份掺杂剂和180份溶剂,所述第二溶液由重量份比5份氧化剂和75 份溶剂组成。
所述第一压电材料为钛酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO。
所述第二压电材料高分子聚丙烯腈PAN或高分子聚偏氟乙烯PVDF。
所述导电材料为苯胺ANI或吡咯。
所述电阻材料为高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯 PMMA。
所述掺杂剂为樟脑磺酸。
所述氧化剂为过硫酸铵。
所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺DMF。
实施例60所述的集成式柔性压电传感纳米纤维的制备方法包括以下步骤:
1)将2份第一压电材料钛酸钡BaTiO3或氧化锌ZnO、20份第二压电材料高分子聚丙烯腈PAN或高分子聚偏氟乙烯PVDF、2份导电材料苯胺ANI 或吡咯、2.5份掺杂剂樟脑磺酸和20份电阻材料高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP 或PAN或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA在磁力搅拌的条件下加入180份溶剂 N,N-二甲基甲酰胺DMF中,继续搅拌12h,得到第一溶液;
2)将5份氧化剂过硫酸铵溶于75份溶剂N,N-二甲基甲酰胺DMF中,得到第二溶液;
3)将第二溶液在磁力搅拌条件下注入第一溶液,继续磁力搅拌2h,置于4℃条件下使之反应24h,即为纺丝液;
4)将纺丝液分别注入纺丝装置中,滚筒做接收装置,进行纺丝即可获得集成式柔性压电传感纳米纤维;控制纺丝转速1500r,环境温度: 15~20℃,环境湿度:40%~50%,固化距离为12-20cm,电压为20-30kV。
实施例61,本实施例61一种集成式柔性压电传感纳米纤维与实施例60采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例61的制备方法与实施例60的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:第一溶液由重量份比的下述材料组成:2份第一压电材料、20份第二压电材料、6份导电材料、20 份电阻材料、7.5份掺杂剂和180份溶剂,所述第二溶液由重量份比15份氧化剂和75份溶剂组成。
实施例62,本实施例62一种集成式柔性压电传感纳米纤维与实施例60采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例62的制备方法与实施例60的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:第一溶液由重量份比的下述材料组成:4份第一压电材料、20份第二压电材料、2份导电材料、20 份电阻材料、2.5份掺杂剂和180份溶剂,所述第二溶液由重量份比5份氧化剂和75份溶剂组成。
实施例63,本实施例63一种集成式柔性压电传感纳米纤维与实施例60采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例63的制备方法与实施例60的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:第一溶液由重量份比的下述材料组成:4份第一压电材料、20份第二压电材料、6份导电材料、20 份电阻材料、7.5份掺杂剂和180份溶剂,所述第二溶液由重量份比15份氧化剂和75份溶剂组成。
实施例64,本实施例64一种集成式柔性压电传感纳米纤维与实施例60采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例64的制备方法与实施例60的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:第一溶液由重量份比的下述材料组成:4份第一压电材料、20份第二压电材料、10份导电材料、 20份电阻材料、12.5份掺杂剂和180份溶剂,所述第二溶液由重量份比25份氧化剂和75份溶剂组成。
实施例65,本实施例65一种集成式柔性压电传感纳米纤维与实施例60采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例65的制备方法与实施例60的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:第一溶液由重量份比的下述材料组成:6份第一压电材料、20份第二压电材料、6份导电材料、20 份电阻材料、7.5份掺杂剂和180份溶剂,所述第二溶液由重量份比15份氧化剂和75份溶剂组成。
实施例66,本实施例66一种集成式柔性压电传感纳米纤维与实施例60采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例66的制备方法与实施例60的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:第一溶液由重量份比的下述材料组成:6份第一压电材料、20份第二压电材料、10份导电材料、 20份电阻材料、12.5份掺杂剂和180份溶剂,所述第二溶液由重量份比25份氧化剂和75份溶剂组成。
实施例67,本实施例67一种集成式柔性压电传感纳米纤维与实施例60采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例67的制备方法与实施例60的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:第一溶液由重量份比的下述材料组成:8份第一压电材料、20份第二压电材料、2份导电材料、20 份电阻材料、2.5份掺杂剂和180份溶剂,所述第二溶液由重量份比5份氧化剂和75份溶剂组成。
实施例68,本实施例68一种集成式柔性压电传感纳米纤维与实施例60采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例68的制备方法与实施例60的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:第一溶液由重量份比的下述材料组成:8份第一压电材料、20份第二压电材料、16份导电材料、 20份电阻材料、20份掺杂剂和180份溶剂,所述第二溶液由重量份比40份氧化剂和75份溶剂组成。
实施例69,本实施例69一种集成式柔性压电传感纳米纤维与实施例60采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例69的制备方法与实施例60的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:第一溶液由重量份比的下述材料组成:10份第一压电材料、20份第二压电材料、2份导电材料、 20份电阻材料、2.5份掺杂剂和180份溶剂,所述第二溶液由重量份比5份氧化剂和75份溶剂组成。
实施例70,本实施例70一种集成式柔性压电传感纳米纤维与实施例60采用的第一压电材料、第二压电材料、导电材料、电阻材料、掺杂剂、氧化剂和溶剂相同,本实施例70的制备方法与实施例60的制备方法也相同,不同之处在于,上述各组分材料的重量份比不同,各组分材料的重量份比为:第一溶液由重量份比的下述材料组成:10份第一压电材料、20份第二压电材料、16份导电材料、 20份电阻材料、20份掺杂剂和180份溶剂,所述第二溶液由重量份比40份氧化剂和75份溶剂组成。
本发明不局限于本具体实施方式,对于本领域技术人员来说,不经过创造性劳动的简单复制和改进均属于本发明权利要求所保护的范围。
Claims (6)
1.一种集成式柔性纳米压电传感电缆,其特征是:它由芯层和壳层组成,所述芯层的材料由重量份比的下述材料组成:5份~25份第一压电材料、50份第二压电材料和400份溶剂,所述壳层的材料由重量份比的下述材料组成:2份~16份导电材料、20份电阻材料、2.5份~20份掺杂剂、5份~40份氧化剂和120份溶剂;
所述第一压电材料为压电陶瓷纳米颗粒,包括钛酸钡或氧化锌;
所述第二压电材料为压电高分子材料,包括高分子聚丙烯腈PAN、高分子聚偏氟乙烯PVD及其复合物;
所述电阻材料为高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA;
所述氧化剂为过硫酸铵或三氯化铁。
2.一种集成式柔性纳米压电传感电缆,其特征是:它由芯层、中间层和壳层组成,所述中间层的材料由重量份比的下述材料组成:5份~25份第一压电材料、50份第二压电材料和400份溶剂,所述芯层材料由重量份比的下述材料组成:2份~16份导电材料、20份电阻材料、2.5份~20份掺杂剂、5份~40份氧化剂和120份溶剂,所述壳层材料的组分及其重量份比与芯层材料相同;
所述第一压电材料为压电陶瓷纳米颗粒,包括钛酸钡或氧化锌;
所述第二压电材料为压电高分子材料,包括高分子聚丙烯腈PAN、高分子聚偏氟乙烯PVD及其复合物;
所述电阻材料为高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA;
所述氧化剂为过硫酸铵或三氯化铁。
3.如权利要求1或2所述的集成式柔性纳米压电传感电缆,其特征是:所述导电材料为导电聚合物聚苯胺PANI、聚吡咯、聚噻吩或金属纳米颗粒与导电聚合物的复合物。
4.如权利要求1或2所述的集成式柔性纳米压电传感电缆,其特征是:所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺DMF或氯仿。
5.一种集成式柔性纳米压电传感电缆的制备方法,其特征是:包括以下步骤:
1)将第一压电材料和第二压电材料在磁力搅拌的条件下加入溶剂中,继续搅拌12h,即为芯层纺丝液;
所述第一压电材料为压电陶瓷纳米颗粒,包括钛酸钡或氧化锌;
所述第二压电材料为压电高分子材料,包括高分子聚丙烯腈PAN、高分子聚偏氟乙烯PVD及其复合物;
2)将导电材料和掺杂剂溶于溶剂中;
3)在步骤2)获得的溶液中加入电阻材料,室温下搅拌均匀,置于4℃条件下静置2h,得到溶液一;
所述电阻材料为高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA;
4)将氧化剂溶于溶剂中,得到溶液二;
所述氧化剂为过硫酸铵或三氯化铁;
5)将溶液二在磁力搅拌条件下注入溶液一,继续磁力搅拌2h,置于4℃条件下静置,使之反应24h,即为壳层纺丝液;
6)将芯层纺丝液和壳层纺丝液分别注入同轴纺丝装置中,滚筒做接收装置,进行纺丝,即可获得集成式柔性纳米压电传感电缆;控制纺丝转速1500r,环境温度:15~20℃,环境湿度:40%~50%,固化距离为12-20cm,电压为20-30kV。
6.一种集成式柔性纳米压电传感电缆的制备方法,其特征是:包括以下步骤:
1)将第一压电材料和第二压电材料在磁力搅拌的条件下加入溶剂中,继续搅拌12h,即为中间层纺丝液;
所述第一压电材料为压电陶瓷纳米颗粒,包括钛酸钡或氧化锌;
所述第二压电材料为压电高分子材料,包括高分子聚丙烯腈PAN、高分子聚偏氟乙烯PVD及其复合物;
2)将导电材料和掺杂剂溶于溶剂中;
3)在步骤2)获得的溶液中加入电阻材料,室温下搅拌均匀,置于4℃条件下静置2h,得到溶液一;
所述电阻材料为高分子聚乙烯吡咯烷酮PVP或聚甲基丙烯酸甲酯PMMA;
4)将氧化剂溶于溶剂中,得到溶液二;
所述氧化剂为过硫酸铵或三氯化铁;
5)将溶液二在磁力搅拌条件下注入溶液一,继续磁力搅拌2h,置于4℃条件下使之反应24h,即为芯层和壳层纺丝液;
6)将芯层纺丝液、中间层纺丝液和壳层纺丝液分别注入三层同轴纺丝装置中,滚筒做接收装置,进行纺丝即可获得柔性纳米压电传感同轴电缆;控制纺丝转速1500r,环境温度:15~20℃,环境湿度:40%~50%,固化距离为12-20cm,电压为20-30kV。
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