CN113564767A - 具有表面间隔结构的导电螺旋纱线自供电传感器及其制备方法 - Google Patents
具有表面间隔结构的导电螺旋纱线自供电传感器及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113564767A CN113564767A CN202110795748.5A CN202110795748A CN113564767A CN 113564767 A CN113564767 A CN 113564767A CN 202110795748 A CN202110795748 A CN 202110795748A CN 113564767 A CN113564767 A CN 113564767A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- conductive
- polymer
- fiber bundle
- self
- powered sensor
- 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
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 113
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 52
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 52
- 229920005594 polymer fiber Polymers 0.000 claims abstract description 51
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 46
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims abstract description 45
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims abstract description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 36
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 47
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 22
- 210000003097 mucus Anatomy 0.000 claims description 21
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims description 20
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 238000010041 electrostatic spinning Methods 0.000 claims description 15
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 13
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 claims description 13
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims description 13
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 11
- 238000001523 electrospinning Methods 0.000 claims description 10
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 10
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 10
- 229920005839 ecoflex® Polymers 0.000 claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 9
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 8
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 7
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 7
- 229920001935 styrene-ethylene-butadiene-styrene Polymers 0.000 claims description 7
- 238000013329 compounding Methods 0.000 claims description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 6
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 claims description 6
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 claims description 6
- -1 Polydimethylsiloxane Polymers 0.000 claims description 5
- 229920005569 poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene) Polymers 0.000 claims description 5
- 229920001610 polycaprolactone Polymers 0.000 claims description 5
- 239000004632 polycaprolactone Substances 0.000 claims description 5
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- BYEAHWXPCBROCE-UHFFFAOYSA-N 1,1,1,3,3,3-hexafluoropropan-2-ol Chemical compound FC(F)(F)C(O)C(F)(F)F BYEAHWXPCBROCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000005686 electrostatic field Effects 0.000 claims description 4
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 3
- MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N butadiene-styrene rubber Chemical class C=CC=C.C=CC1=CC=CC=C1 MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 3
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 3
- 229920003048 styrene butadiene rubber Polymers 0.000 claims description 3
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 3
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 claims description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims 1
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 abstract description 13
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 31
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 238000009941 weaving Methods 0.000 description 6
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 4
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 description 4
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000001808 coupling effect Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 210000003127 knee Anatomy 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000007383 open-end spinning Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N phencyclidine Chemical compound C1CCCCN1C1(C=2C=CC=CC=2)CCCCC1 JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006254 polymer film Polymers 0.000 description 1
- 229920006306 polyurethane fiber Polymers 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
- D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
- D02G3/00—Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
- D02G3/22—Yarns or threads characterised by constructional features, e.g. blending, filament/fibre
- D02G3/34—Yarns or threads having slubs, knops, spirals, loops, tufts, or other irregular or decorative effects, i.e. effect yarns
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
- A61B5/11—Measuring movement of the entire body or parts thereof, e.g. head or hand tremor, mobility of a limb
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/0007—Electro-spinning
- D01D5/0015—Electro-spinning characterised by the initial state of the material
- D01D5/003—Electro-spinning characterised by the initial state of the material the material being a polymer solution or dispersion
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/0007—Electro-spinning
- D01D5/0061—Electro-spinning characterised by the electro-spinning apparatus
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
- D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
- D02G3/00—Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
- D02G3/44—Yarns or threads characterised by the purpose for which they are designed
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/16—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/16—Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N1/00—Electrostatic generators or motors using a solid moving electrostatic charge carrier
- H02N1/04—Friction generators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Dentistry (AREA)
- Physiology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
- Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
Abstract
本发明公开了一种具有表面间隔结构的导电螺旋纱线自供电传感器及其制备方法，所述电传感器的截面结构是由聚合物纤维束(10A)、碳纳米管涂层(21)和疏水保护层(22)构成。本发明方法是在取向排列纤维的一面涂覆导电的碳纳米管，然后经加捻制成螺旋状的表面间隔结构的导电螺旋纱线结构体，后经封装疏水保护层，得到具有表面间隔结构的导电螺旋纱线自供电传感器。自供电传感器通过对人体各部位机械能的捕获并将其转换为电能，可作为智能传感单元对人体运动进行监测，编织后可作为可穿戴电子的供电设备，亦可对压力的空间分布进行识别，在生物监测、可穿戴智能电子领域拥有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种自供电传感器，更特别地说，涉及一种具有表面间隔结构的导电螺旋纱线的自供电传感器及其制备方法。
背景技术
近年来，随着人们对智能手表、运动手环、谷歌眼镜等可穿戴设备需求的不断增加，智能可穿戴电子市场出现爆炸式增长。这些设备间可以实现人机交互、信息专递和检测人类健康信号等功能，在生物监测、智能医疗、电子通讯领域展现出巨大应用前景。为提高人体穿戴的舒适性，这些器件的发展趋向于小尺寸、轻重量、高性能和多功能化。然而，传统的可充电电池因为其体积大、笨重、柔性差、不易与织物相整合等缺点，无法满足下一代可穿戴电子产品的使用需求。从这个角度看，柔性线状的能量转换设备通过捕获并转换环境能量，如太阳能、热能和机械能，为可穿戴电子的供能开辟了新的思路。
机械能作为一种无处不在环境能量，与人体运动息息相关。通过对人体手臂运动、行走、打字等日常运动产生的机械能进行捕获，将其转换就足以支持大多数便携式电子设备的工作。在2017年6期《新材料产业》中公开的“纳米摩擦发电机”一文，作者，马明园；其图1中介绍了由2种高聚物薄膜互相堆叠的三明治结构的摩擦发电机。通过利用摩擦起电与静电诱导耦合效应，可从环境中收集微小的机械能，并为各种传感器件提供动力，从而形成一个自供电的传感系统。
以金属电极作电荷感应/收集的摩擦发电设备除了存在加工工艺复杂、成本高和集成性差等问题外，金属材料较差的柔性、拉伸后易断裂，易与基底材料剥离等性质也限制了其在可穿戴领域的应用。通过复合导电性能好、质轻、力学强度高的碳纳米管与造价低、柔性好、形态可控的聚合物，成为制备柔性电子器件的有效方法之一。
在2020年8月第39卷第8期《电子元件与材料》中公开了“柔性自供电传感器的研究进展”，作者，李鸿冰、韩文佳、姜亦飞、赵轩。对于柔性自供电传感器而言，目前主流的自供电方式为压电、摩擦电和热电三种。相对于传统传感器，自供电传感器可供选择的材料还是相对较少，所以新材料的研发也是未来研究的重点。
发明内容
本发明是针对柔性可穿戴的自供能器件而设计的，是提出了一种新型的柔性自供电传感器。本发明设计的具有表面间隔结构的导电螺旋纱线自供电传感器利用穿戴者运动产生的拉伸机械能作为动能使表面间隔结构的导电螺旋纱线自供电传感器发电。本发明利用具有电负性差值的聚合物与导电碳纳米管分别作为摩擦生电层与导电电极；首先在取向排列的弹性高分子聚合物纤维束(10A)上单面涂覆导电碳纳米管，然后通过加捻方法构筑具有螺旋状的间隔导电螺旋异质纤维束(30)，最后封装弹性聚合物，从而获得可拉伸的螺旋纱线自供电传感器件。该器件制备方法简单高效，通过加捻技术将介电常数不同的高分子与导电碳纳米管一体化构筑于超弹可拉伸的单根螺旋纱线内部，强化了器件的稳定性，并使其在拉伸、弯曲、扭转作用下都可通过自体摩擦产生电信号。螺旋纱线通过对人体各部位机械能的捕获并将其转换为电能，可作为智能传感单元对人体运动进行监测，编织后可作为可穿戴电子的供电设备，亦可对压力的空间分布进行识别，在生物监测、可穿戴智能电子领域拥有广阔的应用前景。
本发明垢一种具有表面间隔结构的导电螺旋纱线自供电传感器，其特征在于：所述自供电传感器为螺旋结构；
所述自供电传感器的截面结构是由聚合物纤维束(10A)、碳纳米管涂层(21)和疏水保护层(22)构成。
本发明的一种具有表面间隔结构的导电螺旋纱线自供电传感器的加工方法，其特征在于包括有下列步骤：
步骤一，电纺丝前驱体溶液的配置；
将聚合物A溶解在有机溶剂中，搅拌至完全溶解，得到聚合物纺丝溶液；
用量：100mL的有机溶剂中加入5g～10g的聚合物A；
所述聚合物A为聚氨基甲酸酯、聚己内酯、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯－六氟丙烯中的一种及两种；
所述有机溶剂为N,N－二甲基甲酰胺、N,N－二甲基乙酰胺，四氢呋喃、丙酮或六氟异丙醇中的一种及两种；
步骤二，构筑聚合物纤维平铺结构体；
步骤21，将步骤一所得的均相聚合物纺丝溶液置于注射器中，在高压静电场作用下进行取向排列纤维的静电纺丝加工，制得纤维丝；
静电纺丝工艺为：注射器中的聚合物纺丝溶液以0.1mL/h～0.5mL/h的速率推出，用不锈钢滚筒作为接收器，以800rpm～1200rpm的转速进行单轴取向排列静电纺丝，工作电压为10kV～20kV，纺丝距离为15cm～30cm。
制得纤维丝的直径为300nm～2μm；
步骤22，将所述纤维丝按照纤维长度方向排列成一排形成聚合物纤维平铺结构体(10)；
步骤三，功能性导电材料的复合；
步骤31，利用超声波将碳纳米管均匀分散于乙醇分散液中，形成涂覆液；在超声频率为50KHz～100KHz下，超声处理15min～20min，超声次数为5～7次；
步骤32，先将涂覆液均匀涂覆于聚合物纤维平铺结构体(10)的一面，然后在40℃～50℃烘干使乙醇完全蒸发，得到一面为碳纳米管涂层(21)的聚合物纤维平铺结构体，称为导电异质纤维束(20)。
步骤四，采用加捻工艺制作具有表面间隔结构的导电螺旋异质纤维束；
将步骤三制得的导电异质纤维束(20)的一端固定在电机的输出轴上，导电异质纤维束(20)的另一端固定在质量块上，调节电机转动速度为800rpm～1200rpm，导电异质纤维束(20)在电机的牵引作用下收缩，形成直线状；随着电机的继续转动，导电异质纤维束(20)直径变细，应力集中于靠近电机端，使得导电异质纤维束(20)经自由端加捻工艺呈现螺旋状，即制得表面间隔结构的导电螺旋异质纤维束(30)。
步骤五，疏水保护层的包覆；
步骤51，配制聚合物粘液；
所述聚合物粘液为双组份的聚二甲基硅氧烷(PDMS)、铂催化硅橡胶(Ecoflex)或氢化苯乙烯－丁二烯嵌段共聚物(SEBS)。
步骤52，通过反复浸渍提拉使聚合物粘液均匀涂覆于表面间隔结构的导电螺旋异质纤维束(30)的表面；经室温悬挂固化10～20min后，放入烘箱60℃烘干6～10h后取出，制得表面间隔结构的导电螺旋纱线自供电传感器。
提拉速度20mm/min～50mm/min。
本发明优点在于：
①本发明采用静电纺丝法与加捻方法的组合加工工艺，实现了将单面涂覆导电碳纳米管的聚合物纤维束制作为螺旋状的、间隔排列的、一体化结构件，制备方法简单高效，制备的电传感器质轻、超弹、可拉伸、可编织。
②本发明制得的表面间隔结构的导电螺旋异质纤维束30，较二维平面膜结构与一维线状结构相比，力学性能显著提升，展现出更为优异的拉伸－可回复性能。
③本发明通过加捻技术使部分导电碳纳米管缠绕互锁在聚合物纤维束的内部，形成完整的导电通路，显著提升纤维与活性导电材料间的结合稳定性，避免活性材料在剧烈变形下脱落，提升了具有表面间隔结构的导电螺旋纱线自供电传感器在形变过程中信号输出的稳定性。
④本发明在螺旋纱线表面涂覆疏水的弹性聚合物溶液(PDMS、Ecoflex)，在保护了碳纳米管不受外界环境的影响的同时提高了螺旋结构的稳定性，保证乐了螺旋纱线自供电传感器在形变过程中拥有更稳定更强的信号输出性能，也赋予了器件可清洗的特性。
⑤本发明所制备的具有表面间隔结构的导电螺旋纱线自供电传感器在工作时无需外加电源，通过对人体运动的捕获如膝盖弯曲、手指抓取等动作，拉伸螺旋纤维，使间隔结构中的聚合物纤维束与碳纳米管以接触分离模式进行摩擦发电，从而将人体运动产生的机械能转换为电能，以实时电信号输出的方式对人体的运动进行监测。
⑥本发明通过将具有表面间隔结构的导电螺旋纱线自供电传感器与织物进行编织为一体后形成的应变编织器件，其可作为电源为可穿戴电子设备如智能手表，蓝牙耳机等供电。在对多个智能传感纱线单元的组合形成的传感网络的接触点施加压力后，展现出优异的压力定点检测性能，在可穿戴电子设备，智能纤维织物等领域中发挥重要的实际应用价值。
附图说明
图1是本发明具有表面间隔结构的导电螺旋纱线自供电传感器的加工流程图。
图2是取向排列纤维的静电纺丝加工的示意图。
图3是本发明的聚合物纤维平铺结构体的示意图。
图4是本发明的导电异质纤维束的示意图。
图5是自由端纺纱加捻的加工图的示意图。
图6是本发明的表面间隔结构的导电螺旋异质纤维束的示意图。
图7是本发明的导电异质纤维束的截面图。
图8是以质量分数为7％的聚氨酯为前驱体溶液制备的电纺纤维的扫描电镜照片。
图9A是单面涂覆碳纳米管的聚合物纤维膜的实物图。
图9B是未涂覆碳纳米管的聚合物纤维膜的实物图。
图10本发明的表面间隔结构的导电螺旋异质纤维束的光学照片。
图11是实施例1制得电传感器的100％拉伸前后对照图。
图12是实施例1制得电传感器的100％拉伸下螺旋纱线自摩擦发电的输出开路电压曲线图。
图13是将本发明导电螺旋纱线自供电传感器与织物编织后的效果照片。
图14是实施例1制得编织后电传感器的无变化开路电压图。
图15是实施例1制得编织后电传感器的100％拉伸下螺旋纱线自摩擦发电的输出开路电压曲线图。
| 10.聚合物纤维平铺结构体 | 10A.聚合物纤维束 |
| 11.第一条纤维丝 | 12.第二条纤维丝 |
| 13.第三条纤维丝 | 20.导电异质纤维束 |
| 21.碳纳米管涂层 | 22.疏水保护层 |
| 30.表面间隔结构的导电螺旋异质纤维束 |
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。
参见图7所示，本发明设计的一种具有表面间隔结构的导电螺旋纱线自供电传感器，自供电传感器为螺旋结构，自供电传感器从截面结构上看是由聚合物纤维束10、碳纳米管涂层21和疏水保护层22构成。
参见图1所示，本发明所提供的采用静电纺丝与加捻复合工艺制备的具有表面间隔结构的导电螺旋纱线自供电传感器，加工工艺包括有下面的五个步骤，经本发明方法制得的具有表面间隔结构的导电螺旋纱线自供电传感器能够提升纤维束材料的力学稳定性、柔性与可拉伸性能，同时也方便配戴。本发明方法的具体步骤为：
步骤一，电纺丝前驱体溶液的配置；
将聚合物A溶解在有机溶剂中，搅拌至完全溶解，得到聚合物纺丝溶液；
用量：100mL的有机溶剂中加入5g～10g的聚合物A；
所述的聚合物A为聚氨基甲酸酯、聚己内酯、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯－六氟丙烯中的一种及两种的混合；
所述的有机溶剂为N,N－二甲基甲酰胺、N,N－二甲基乙酰胺，四氢呋喃、丙酮或六氟异丙醇中的一种及两种的混合；
在本发明中，采用机械搅拌方式，搅拌速度为100rpm～300rpm，搅拌时间为10h～24h。
步骤二，构筑聚合物纤维平铺结构体；
步骤21，将步骤一所得的均相聚合物纺丝溶液置于注射器中，在高压静电场作用下进行单轴取向排列静电纺丝(如图2所示)，制得纤维丝；
静电纺丝工艺为：注射器中的聚合物纺丝溶液以0.1mL/h～0.5mL/h的速率推出，用不锈钢滚筒作为接收器，以800rpm～1200rpm的转速进行单轴取向排列静电纺丝，工作电压为10kV～20kV，纺丝距离为15cm～30cm。
所述纤维丝的直径为300nm～2μm；
在本发明中，如图2所示的取向排列纤维的静电纺丝加工示意图，图中通过调节高压静电场、纺丝距离、滚筒转速能制备出不同尺寸的纤维丝。
步骤22，将所述纤维丝按长度方向排列成一排(如图3所示)形成聚合物纤维平铺结构体10；
在本发明中，将多条纤维丝进行相邻或者间隔一定距离(小于2μm)进行平铺排列成一排，形成平铺的纤维排，即聚合物纤维平铺结构体。例如，按照图3所示将第一条纤维丝11、第二条纤维丝12和第三条纤维丝13紧贴在一起平铺成聚合物纤维平铺结构体10。
在本发明中，多条的聚合物纤维丝也形成聚合物纤维束10A。
步骤三，功能性导电材料的复合；
步骤31，利用超声波将碳纳米管均匀分散于乙醇分散液中，形成涂覆液；在超声频率为50KHz～100KHz下，超声处理15min～20min，超声次数为5～7次；
步骤32，先将涂覆液均匀涂覆于聚合物纤维平铺结构体10的一面，然后在40℃～50℃烘干使乙醇完全蒸发，得到一面为碳纳米管涂层21的聚合物纤维平铺结构体，称为导电异质纤维束20。如图4所示，并列排列的第一条纤维丝11、第二条纤维丝12和第三条纤维丝13的上方是碳纳米管涂层21。
步骤四，采用加捻工艺制作具有表面间隔结构的导电螺旋异质纤维束；
将步骤三制得的导电异质纤维束20的一端与电机的输出轴相连，导电异质纤维束20的另一端固定于可移动的质量块上，调节电机转动速度为800rpm～1200rpm，导电异质纤维束20在电机的牵引作用下收缩，形成直线状；随着电机的继续转动，导电异质纤维束20直径变细，应力集中于靠近电机端，使得导电异质纤维束20经自由端加捻工艺呈现螺旋状，即制得表面间隔结构的导电螺旋异质纤维束30。如图6所示，表面间隔结构的导电螺旋异质纤维束30，当碳纳米管涂层21裸露在外部时，内部为聚合物纤维束；当碳纳米管涂层21在内部时，裸露在外部的则是聚合物纤维束10A。
在本发明中，如图5所示的自由端纺纱加捻的加工示意图，在电机的牵引下，固定在质量块上的纤维束另一端沿X轴导轨滑动。
步骤五，疏水保护层的包覆；
步骤51，配制聚合物粘液；
所述聚合物粘液为双组份的聚二甲基硅氧烷(PDMS)、铂催化硅橡胶(Ecoflex)或氢化苯乙烯－丁二烯嵌段共聚物(SEBS)。
步骤52，通过反复浸渍提拉使聚合物粘液均匀涂覆于表面间隔结构的导电螺旋异质纤维束30的表面；经室温悬挂固化10～20min后，放入烘箱60℃烘干6～10h后取出，制得表面间隔结构的导电螺旋纱线自供电传感器。
提拉速度20mm/min～50mm/min。
在本发明中，在表面间隔结构的导电螺旋异质纤维束30的表面封装疏水保护层，能够进一步提升了材料结构稳定性，赋予了织物可清洗的性能，使螺旋纱线自供电传感器可广泛应用于柔性电子、智能机器人、可穿戴织物领域。
本发明提供的制备一种表面间隔结构的导电螺旋纱线自供电传感器的方法，高效便捷，成本低廉，可实现规模化生产。通过对纱线的编制加工为织物，使器件具有可拉伸、可清洗、稳定性高等优异性能，有望在可穿戴电子器件、生物监测、智能织物领域实现大规模制备与应用。
实施例1
步骤一，电纺丝前驱体溶液的配置；
称取3g聚氨酯，加入质量比为1:1的N,N－二甲基甲酰胺(DMF)和四氢呋喃混合溶液作为溶剂，常温搅拌12h，得到质量分数为7％的均相透明聚氨酯纺丝溶液；
聚氨酯选用美国Aldrich生产的CAS:51852-81-4型号。
N,N－二甲基甲酰胺选用北京化工厂生产的CAS:68-12-2型号。
四氢呋喃选用北京化工厂生产的CAS:109-99-9型号。
步骤二，构筑聚合物纤维平铺结构体；
步骤21，将步骤一配制的均相透明聚氨酯纺丝溶液注入直径为0.5～1mm注射器中，采用取向排列纤维静电纺丝方法(如图2所示)，调节电场所需电压为20kV，工作距离为20cm，以转速为1200rpm的滚轴为基底接收电纺纤维。电纺溶液在静电力作用下克服表面张力被拉伸成丝，在基底上收集取向微纳米纤维丝。
所制备的质量分数为7％的聚氨酯纤维膜的扫描电镜显微照片如图8所示，图中纤维丝的直径为300nm。
步骤22，将所述纤维丝按长度方向排列成一排(如图3所示)形成聚合物纤维平铺结构体10，相邻纤维丝之间紧挨着无间距。
步骤三，功能性导电材料的复合；
步骤31，取10mg碳纳米管分散于30mL乙醇分散剂中，置于超声功率为100kHz的超声机中，超声时间为15min，超声次数为6次，得到浓度为1mg/mL的碳纳米管涂覆液。
碳纳米管选用南京先丰纳米公司生产的CAS:1333-86-4型号。
乙醇选用北京化工厂生产的CAS:64-17-5型号。
步骤32，先将涂覆液均匀涂覆于聚合物纤维平铺结构体10的一面，然后在40℃烘干使乙醇完全蒸发，得到一面为碳纳米管涂层21的聚合物纤维平铺结构体，称为导电异质纤维束20，如图4所示。
参见图9A、图9B所示，单面涂覆碳纳米管的聚合物纤维结构体的实物照片如图9A所示，未涂覆碳纳米管的聚合物纤维结构体的实物照片如图9B所示。
步骤四，采用自由端加捻工艺制作具有表面间隔结构的导电螺旋异质纤维束；
将步骤三制得的导电异质纤维束20的一端与电机的输出轴相连，导电异质纤维束20的另一端固定于可移动的质量块上，如图5所示，调节电机转动速度为1200rpm，导电异质纤维束20在电机的牵引作用下收缩，形成直线状；随着电机的继续转动，导电异质纤维束20直径变细，应力集中于靠近电机端，使得导电异质纤维束20经自由端加捻工艺呈现螺旋状(如图6所示)，即制得表面间隔结构的导电螺旋异质纤维束30。图6所示的表面间隔结构的导电螺旋异质纤维束30，当碳纳米管涂层21裸露在外部时，内部为聚合物纤维束10A；当碳纳米管涂层21在内部时，裸露在外部的则是聚合物纤维束10A。
制得的表面间隔结构的导电螺旋异质纤维束30的实物照片如图10所示。
步骤五，疏水保护层的包覆；
步骤51，配制聚合物粘液；所述聚合物粘液为双组份的聚二甲基硅氧烷(PDMS)，且以10:1(PDMS组分A与PDMS组分B)的质量比混合得到聚合物粘液；
聚二甲基硅氧烷(PDMS)选用的生产型号为道康宁Sylgard 184。
步骤52，通过反复浸渍提拉使聚合物粘液均匀涂覆于表面间隔结构的导电螺旋异质纤维束30的表面；经室温悬挂固化20min后，放入烘箱60℃烘干6h后取出，得到封装后的表面间隔结构的导电螺旋纱线自供电传感器。
自供电传感器的输出电压检测
将实施例1制得的表面间隔结构的导电螺旋纱线自供电传感器作为应变传感器，对其进行100％的拉伸，拉伸前后的对照参考图11所示，通过示波器(美国力科WaveSurfer3000Z)对输出电压进行监测，可观察到开路电压信号随拉伸－回复过程呈规律性变化，拉伸下输出开路电压曲线如图12所示。
自供电传感器在编织物上的应用
将实施例1制得的表面间隔结构的导电螺旋纱线自供电传感器与普通纱线进行2×2编织，得到有4个交叉点的小型田字格，如图13、图14所示。对表面间隔结构的导电螺旋纱线自供电传感器中的螺旋纱线的搭接点施加压力，可通过对各个接触位点(搭接点1、搭接点2、搭接点3、搭接点4)的摩擦发电信号的检测及强弱分析，实现对受压点进行定位。当按压搭接点2时，由于搭接点3处未发生形变，如图14所示可观察到搭接点3处开路电压信号随拉伸－回复过程不发生变化。而发生形变的搭接点2，如图15所示，开路电压信号随拉伸－回复过程呈规律性变化，通过形变产生的机械能转换为电能，呈现处电压信号的输出。
实施例2
步骤一，电纺丝前驱体溶液的配置；
称取2g聚己内酯，加入38g的六氟异丙醇溶液作为溶剂，常温搅拌24h，得到质量分数为5％的均相透明聚己内酯纺丝溶液。
步骤二，构筑聚合物纤维平铺结构体；
步骤21，将步骤一配制的均相透明聚氨酯纺丝溶液注入直径为0.5～1mm注射器中，采用单轴取向排列静电纺丝方法，调节电场所需电压为15kV，工作距离为20cm，以转速为1000rpm的滚轴为基底接收电纺纤维。电纺溶液在静电力作用下克服表面张力被拉伸成丝，在基底上收集取向微纳米纤维丝。
步骤22，将所述纤维丝按长度方向排列成一排(如图3所示)形成聚合物纤维平铺结构体10，相邻纤维丝之间紧挨着无间距。
步骤三，功能性导电材料的复合；
步骤31，取5mg碳纳米管分散于30mL乙醇分散剂中，置于超声功率为50kHz的超声机中，超声时间为20min，超声次数为7次，得到浓度为0.5mg/mL的碳纳米管涂覆液。
步骤32，先将涂覆液均匀涂覆于聚合物纤维平铺结构体10的一面，然后在50℃烘干使乙醇完全蒸发，得到一面为碳纳米管涂层21的聚合物纤维平铺结构体，称为导电异质纤维束20。
步骤四，采用加捻工艺制作具有表面间隔结构的导电螺旋异质纤维束；
将步骤三制得的导电异质纤维束20的一端与转动的电机输出轴相连，导电异质纤维束20的另一端固定于可移动的质量块上，调节电机转动速度为1000rpm，导电异质纤维束20在马达的牵引作用下收缩，形成直线状；随着电机的继续转动，导电异质纤维束20直径变细，应力集中于靠近电机的端点处，使得导电异质纤维束20经自由端加捻工艺呈现螺旋状，即制得表面间隔结构的导电螺旋异质纤维束30。如图6所示，表面间隔结构的导电螺旋异质纤维束30，当碳纳米管涂层21裸露在外部时，内部为聚合物纤维束；当碳纳米管涂层21在内部时，裸露在外部的则是聚合物纤维束10A。
步骤五，疏水保护层的包覆；
步骤51，配制聚合物粘液；所述聚合物粘液为双组份的铂催化硅橡胶(Ecoflex)，且以10:1(Ecoflex组分A与Ecoflex组分B)的质量比混合得到聚合物粘液；
铂催化硅橡胶选用的型号为美国Smooth-on Ecoflex 00-30。
步骤52，通过反复浸渍提拉使聚合物粘液均匀涂覆于表面间隔结构的导电螺旋异质纤维束30的表面，经室温悬挂固化15min后，放入烘箱60℃烘干10h后取出，得到封装后的表面间隔结构的导电螺旋纱线自供电传感器。
自供电传感器的应用
将实施例2制得的表面间隔结构的导电螺旋纱线自供电传感器作为应变传感器，对螺旋纱线进行20％的拉伸，可观察到输出开路电压信号随拉伸－回复过程呈规律性变化。
自供电传感器在编织物上的应用
将实施例2制得的表面间隔结构的导电螺旋纱线自供电传感器与普通纱线进行编织，使螺旋纱线编制为10×10网格织物并与织物进行整合，对螺旋纱线的搭接点施加压力，可通过对各个接触位点的摩擦发电信号的检测，对受压点进行定位。
实施例3
步骤一，电纺丝前驱体溶液的配置；
称取3g聚偏氟乙烯合六氟丙烯，加入质量比为3:7的N,N－二甲基乙酰胺和丙酮混合溶液作为溶剂，常温搅拌12h，得到质量分数为15％的均相透明聚偏氟乙烯合六氟丙烯纺丝溶液。
步骤二，构筑聚合物纤维平铺结构体；
步骤21，将步骤一配制的均相透明聚氨酯纺丝溶液注入直径为0.5～1mm注射器中，采用单轴取向排列静电纺丝方法，调节电场所需电压为20kV，工作距离为15cm，以转速为800rpm的滚轴为基底接收电纺纤维。电纺溶液在静电力作用下克服表面张力被拉伸成丝，在基底上收集取向微纳米纤维丝。
步骤22，将所述纤维丝按照长度方向排列成一排(如图3所示)形成聚合物纤维平铺结构体10，相邻纤维丝之间紧挨着无间距。
步骤三，功能性导电材料的复合；
步骤31，取10mg碳纳米管分散于30mL乙醇分散剂中，置于超声功率为50kHz的超声机中，超声时间为15min，超声次数为5次，得到浓度为1mg/mL的碳纳米管涂覆液。
步骤32，先将涂覆液均匀涂覆于聚合物纤维平铺结构体10的一面，然后在40℃烘干使乙醇完全蒸发，得到一面为碳纳米管涂层21的聚合物纤维平铺结构体，称为导电异质纤维束20。
步骤四，采用加捻工艺制作具有表面间隔结构的导电螺旋异质纤维束；
将步骤三制得的导电异质纤维束20的一端与转动的电机相连，导电异质纤维束20的另一端固定于质量块上，调节电机转动速度为800rpm，导电异质纤维束20在马达的牵引作用下收缩，形成直线状；随着电机的继续转动，导电异质纤维束20直径变细，应力集中于靠近电机的端点处，使得导电异质纤维束20经自由端加捻工艺呈现螺旋状，即制得表面间隔结构的导电螺旋异质纤维束30。如图6所示，表面间隔结构的导电螺旋异质纤维束30，当碳纳米管涂层21裸露在外部时，内部为聚合物纤维束；当碳纳米管涂层21在内部时，裸露在外部的则是聚合物纤维束10A。
步骤五，疏水保护层的包覆；
步骤51，配制聚合物粘液；所述聚合物粘液为双组份的SEBS，且以10:1(SEBS组分A与SEBS组分B)的质量比混合得到聚合物粘液；
SEBS选用的型号为美国Smooth-on Ecoflex 00-30。
步骤52，通过反复浸渍提拉使聚合物粘液均匀涂覆于表面间隔结构的导电螺旋异质纤维束30的表面；经室温悬挂固化20min后，放入烘箱60℃烘干6h后取出，得到封装后的表面间隔结构的导电螺旋纱线自供电传感器。
自供电传感器的应用
将实施例3制得的表面间隔结构的导电螺旋纱线自供电传感器作为应变传感器，对螺旋纱线进行100％的拉伸，可观察到输出开路电压信号随拉伸－回复过程呈规律性变化。
自供电传感器在编织物上的应用
将实施例3制得的表面间隔结构的导电螺旋纱线自供电传感器与普通纱线进行编织，使螺旋纱线呈3×3网格编织于织物中，对螺旋纱线的搭接点施加压力，可通过对各个接触位点的摩擦发电信号的检测，对受压点进行定位。
经本发明方法制得的具有表面间隔结构的导电螺旋纱线自供电传感器，是通过自摩擦发电对人体机械能捕获，为应变传感器件提供动力。本发明自供电传感器利用螺旋状的、间隔分布的导电碳纳米管实现拉伸产生电能，螺旋纤维可贴附于人体体表对机械运动进行捕获并转换为电信号，对人体运动进行监测。编织后也可作为智能织物广泛应用于可穿戴电子、生物医疗、柔性机器人等领域。
Claims (5)
1.一种具有表面间隔结构的导电螺旋纱线自供电传感器，其特征在于：所述自供电传感器为螺旋结构；
所述自供电传感器的截面结构是由聚合物纤维束(10A)、碳纳米管涂层(21)和疏水保护层(22)构成。
2.根据权利要求1所述的具有表面间隔结构的导电螺旋纱线自供电传感器，其特征在于：自供电传感器为拉伸摩擦供电方式。
3.一种具有表面间隔结构的导电螺旋纱线自供电传感器的加工方法，其特征在于包括有下列步骤：
步骤一，电纺丝前驱体溶液的配置；
将聚合物A溶解在有机溶剂中，搅拌至完全溶解，得到聚合物纺丝溶液；
用量：100mL的有机溶剂中加入5g～10g的聚合物A；
所述聚合物A为聚氨基甲酸酯、聚己内酯、聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯－六氟丙烯中的一种及两种；
所述有机溶剂为N,N－二甲基甲酰胺、N,N－二甲基乙酰胺，四氢呋喃、丙酮或六氟异丙醇中的一种及两种；
步骤二，构筑聚合物纤维平铺结构体；
步骤21，将步骤一所得的均相聚合物纺丝溶液置于注射器中，在高压静电场作用下进行取向排列纤维的静电纺丝加工，制得纤维丝；
静电纺丝工艺为：注射器中的聚合物纺丝溶液以0.1mL/h～0.5mL/h的速率推出，用不锈钢滚筒作为接收器，以800rpm～1200rpm的转速进行单轴取向排列静电纺丝，工作电压为10kV～20kV，纺丝距离为15cm～30cm；
制得纤维丝的直径为300nm～2μm；
步骤22，将所述纤维丝按照纤维长度方向排列成一排形成聚合物纤维平铺结构体(10)；
步骤三，功能性导电材料的复合；
步骤31，利用超声波将碳纳米管均匀分散于乙醇分散液中，形成涂覆液；在超声频率为50KHz～100KHz下，超声处理15min～20min，超声次数为5～7次；
步骤32，先将涂覆液均匀涂覆于聚合物纤维平铺结构体(10)的一面，然后在40℃～50℃烘干使乙醇完全蒸发，得到一面为碳纳米管涂层(21)的聚合物纤维平铺结构体，称为导电异质纤维束(20)；
步骤四，采用加捻工艺制作具有表面间隔结构的导电螺旋异质纤维束；
将步骤三制得的导电异质纤维束(20)的一端固定在电机的输出轴上，导电异质纤维束(20)的另一端固定在质量块上，调节电机转动速度为800rpm～1200rpm，导电异质纤维束(20)在电机的牵引作用下收缩，形成直线状；随着电机的继续转动，导电异质纤维束(20)直径变细，应力集中于靠近电机端，使得导电异质纤维束(20)经自由端加捻工艺呈现螺旋状，即制得表面间隔结构的导电螺旋异质纤维束(30)；
步骤五，疏水保护层的包覆；
步骤51，配制聚合物粘液；
所述聚合物粘液为双组份的聚二甲基硅氧烷(PDMS)、铂催化硅橡胶(Ecoflex)或氢化苯乙烯－丁二烯嵌段共聚物(SEBS)；
步骤52，通过反复浸渍提拉使聚合物粘液均匀涂覆于表面间隔结构的导电螺旋异质纤维束(30)的表面；经室温悬挂固化10～20min后，放入烘箱60℃烘干6～10h后取出，制得表面间隔结构的导电螺旋纱线自供电传感器；
提拉速度20mm/min～50mm/min。
4.根据权利要求3所述的具有表面间隔结构的导电螺旋纱线自供电传感器，其特征在于：制得的自供电传感器为螺旋结构；
制得的自供电传感器的截面结构是由聚合物纤维束(10A)、碳纳米管涂层(21)和疏水保护层(22)构成。
5.根据权利要求3所述的具有表面间隔结构的导电螺旋纱线自供电传感器，其特征在于：制得的自供电传感器为拉伸摩擦供电方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110795748.5A CN113564767B (zh) | 2021-07-14 | 2021-07-14 | 具有表面间隔结构的导电螺旋纱线自供电传感器及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110795748.5A CN113564767B (zh) | 2021-07-14 | 2021-07-14 | 具有表面间隔结构的导电螺旋纱线自供电传感器及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113564767A true CN113564767A (zh) | 2021-10-29 |
| CN113564767B CN113564767B (zh) | 2022-10-28 |
Family
ID=78164812
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110795748.5A Active CN113564767B (zh) | 2021-07-14 | 2021-07-14 | 具有表面间隔结构的导电螺旋纱线自供电传感器及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113564767B (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113981674A (zh) * | 2021-11-08 | 2022-01-28 | 烟台经纬智能科技有限公司 | 一种超细电致发光纤维及其制备方法和应用 |
| CN114509484A (zh) * | 2022-02-17 | 2022-05-17 | 南京大学 | 一种微流体电化学织物及其制备方法 |
| CN114875661A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-08-09 | 中钢集团南京新材料研究院有限公司 | 具备力-电转换效应的柔性磁电纤维及其制法与相关产品 |
| CN115998299A (zh) * | 2022-12-15 | 2023-04-25 | 哈尔滨工业大学 | 一种透气、高基底粘附柔性可拉伸神经电极及其制备方法和应用 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107502958A (zh) * | 2017-07-10 | 2017-12-22 | 东华大学 | 基于摩擦纳米发电机的透气型柔性压力传感器及其制备 |
| CN107841808A (zh) * | 2016-09-21 | 2018-03-27 | 北京航空航天大学 | 一种多尺度螺旋结构纤维束及其制备方法 |
| JP2018135625A (ja) * | 2017-02-20 | 2018-08-30 | 正仁 櫨田 | 静電気の起きない繊維を使って、静電気の起きない毛糸やセーターを作る方法 |
| CN108560250A (zh) * | 2018-04-24 | 2018-09-21 | 中国人民解放军总医院 | 一种基于导电纤维的柔性应变传感器的制备方法及其应用 |
| CN110028789A (zh) * | 2019-04-11 | 2019-07-19 | 东华大学 | 一种高强耐磨应变传感纤维的制备方法 |
| CN110373776A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-10-25 | 江苏大学 | 基于碳纳米复合纤维具有核壳结构的多种刺激响应驱动器 |
| KR102048563B1 (ko) * | 2018-07-17 | 2019-11-25 | 한국섬유개발연구원 | 전기저항 변화 감지 특성을 갖는 전도성 커버링사의 제조방법 |
| CN111519300A (zh) * | 2020-03-25 | 2020-08-11 | 东华大学 | 一种弹性摩擦纳米发电纱线及其制备方法 |
| CN111996641A (zh) * | 2020-07-08 | 2020-11-27 | 东华大学 | 一种内置取向纳米纤维可拉伸摩擦电纱线及其制备和应用 |
| CN112877843A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-06-01 | 东华大学 | 一种可拉伸费马螺旋能源纱及其制备和应用 |
-
2021
- 2021-07-14 CN CN202110795748.5A patent/CN113564767B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107841808A (zh) * | 2016-09-21 | 2018-03-27 | 北京航空航天大学 | 一种多尺度螺旋结构纤维束及其制备方法 |
| JP2018135625A (ja) * | 2017-02-20 | 2018-08-30 | 正仁 櫨田 | 静電気の起きない繊維を使って、静電気の起きない毛糸やセーターを作る方法 |
| CN107502958A (zh) * | 2017-07-10 | 2017-12-22 | 东华大学 | 基于摩擦纳米发电机的透气型柔性压力传感器及其制备 |
| CN108560250A (zh) * | 2018-04-24 | 2018-09-21 | 中国人民解放军总医院 | 一种基于导电纤维的柔性应变传感器的制备方法及其应用 |
| KR102048563B1 (ko) * | 2018-07-17 | 2019-11-25 | 한국섬유개발연구원 | 전기저항 변화 감지 특성을 갖는 전도성 커버링사의 제조방법 |
| CN110028789A (zh) * | 2019-04-11 | 2019-07-19 | 东华大学 | 一种高强耐磨应变传感纤维的制备方法 |
| CN110373776A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-10-25 | 江苏大学 | 基于碳纳米复合纤维具有核壳结构的多种刺激响应驱动器 |
| CN111519300A (zh) * | 2020-03-25 | 2020-08-11 | 东华大学 | 一种弹性摩擦纳米发电纱线及其制备方法 |
| CN111996641A (zh) * | 2020-07-08 | 2020-11-27 | 东华大学 | 一种内置取向纳米纤维可拉伸摩擦电纱线及其制备和应用 |
| CN112877843A (zh) * | 2020-12-31 | 2021-06-01 | 东华大学 | 一种可拉伸费马螺旋能源纱及其制备和应用 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 李辉等: "柔性全编织摩擦纳米发电织物的制备", 《纺织学报》 * |
| 欧阳涵 等: "纳米发电机与自驱动植入式电子医疗系统的研究进展", 《生命科学仪器》 * |
| 钱鑫等: "柔性可穿戴电子传感器研究进展", 《化学学报》 * |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113981674A (zh) * | 2021-11-08 | 2022-01-28 | 烟台经纬智能科技有限公司 | 一种超细电致发光纤维及其制备方法和应用 |
| CN114509484A (zh) * | 2022-02-17 | 2022-05-17 | 南京大学 | 一种微流体电化学织物及其制备方法 |
| CN114509484B (zh) * | 2022-02-17 | 2023-09-12 | 南京大学 | 一种微流体电化学织物及其制备方法 |
| CN114875661A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-08-09 | 中钢集团南京新材料研究院有限公司 | 具备力-电转换效应的柔性磁电纤维及其制法与相关产品 |
| CN115998299A (zh) * | 2022-12-15 | 2023-04-25 | 哈尔滨工业大学 | 一种透气、高基底粘附柔性可拉伸神经电极及其制备方法和应用 |
| CN115998299B (zh) * | 2022-12-15 | 2024-05-10 | 哈尔滨工业大学 | 一种透气、高基底粘附柔性可拉伸神经电极及其制备方法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113564767B (zh) | 2022-10-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN113564767B (zh) | 具有表面间隔结构的导电螺旋纱线自供电传感器及其制备方法 | |
| CN109355715B (zh) | 一种基于纳米纤维包芯纱的可拉伸多模式传感器及其制备方法 | |
| Wu et al. | All-textile electronic skin enabled by highly elastic spacer fabric and conductive fibers | |
| Guan et al. | Breathable, washable and wearable woven-structured triboelectric nanogenerators utilizing electrospun nanofibers for biomechanical energy harvesting and self-powered sensing | |
| Ye et al. | Electroassisted core-spun triboelectric nanogenerator fabrics for intellisense and artificial intelligence perception | |
| Wang et al. | Polymer nanogenerators: opportunities and challenges for large‐scale applications | |
| Zhang et al. | A hybrid fibers based wearable fabric piezoelectric nanogenerator for energy harvesting application | |
| Wang et al. | High quality barium titanate nanofibers for flexible piezoelectric device applications | |
| Dai et al. | One-step preparation of a core-spun Cu/P (VDF-TrFE) nanofibrous yarn for wearable smart textile to monitor human movement | |
| Guan et al. | Fiber-shaped stretchable triboelectric nanogenerator with a novel synergistic structure of opposite Poisson's ratios | |
| Su et al. | Silk fibroin-carbon nanotube composites based fiber substrated wearable triboelectric nanogenerator | |
| Li et al. | The rising of fiber constructed piezo/triboelectric nanogenerators: from material selections, fabrication techniques to emerging applications | |
| WO2021237908A1 (zh) | 柔性混合发电机及制备方法与应用、柔性自充电装置 | |
| CN112877843B (zh) | 一种可拉伸费马螺旋能源纱及其制备和应用 | |
| Gao et al. | Fabrication of core-sheath nanoyarn via touchspinning and its application in wearable piezoelectric nanogenerator | |
| Du et al. | Recent progress in fibrous high-entropy energy harvesting devices for wearable applications | |
| Li et al. | Continuous preparation of chitosan-based self-powered sensing fibers recycled from wasted materials for smart home applications | |
| CN104167955A (zh) | 压电元件和压电能量收集系统 | |
| Korkmaz et al. | Production and applications of flexible/wearable triboelectric nanogenerator (TENGS) | |
| Cao et al. | A full-textile triboelectric nanogenerator with multisource energy harvesting capability | |
| Somkuwar et al. | Influence of the fabric topology on the performance of a textile-based triboelectric nanogenerator for self-powered monitoring | |
| Khajavi et al. | Piezoelectric PVDF polymeric films and fibers: polymorphisms, measurements, and applications | |
| Tang et al. | Biomass-derived multifunctional 3D film framed by carbonized loofah toward flexible strain sensors and triboelectric nanogenerators | |
| Zhang et al. | Fiber-based electret nanogenerator with a semisupported structure for wearable electronics | |
| Unsal et al. | Recent trends in flexible nanogenerators: A review |
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 |