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一种用于人体电感动态监测的柔性传感模块、制造工艺及其应用

2021-02-14 08:43:02

一种用于人体电感动态监测的柔性传感模块、制造工艺及其应用

  技术领域

  本发明涉及传感模块领域,尤其是涉及一种用于人体电感动态监测的柔性传感模块、制造工艺及其应用。

  背景技术

  柔性传感器是指采用柔性材料制成的传感器,具有良好的柔韧性、延展性、甚至可自由弯曲甚至折叠,而且结构形式灵活多样,可根据测量条件的要求任意布置,能够非常方便地对特殊环境与特殊信号进行精确快捷测量,因此柔性传感技术在人工智能、健康医疗器械和可穿戴电子产品中有重要作用。普通传感器其硬脆的性质使电子器件难以进行弯曲或延展,一旦有较大变形将导致电子器件损坏,测量范围也受到较大影响。随着信息时代的应用需求越来越高,对被测量信息的范围、精度和稳定情况等各性能参数的要求也越来越高。

  纳米材料,由于其量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应以及宏观量子隧道效应,产生了不同于大尺度材料特殊的理化性能,在光电领域、疾病检测、分子识别、生物标定、化学催化等有着光明的应用前景。纤维,作为三大高分子材料,在我们现代的生产、生活中无处不在。纳米纤维材料,使得传统纤维材料的尺寸减小到纳米量级,出现纳米材料的优异性能,例如具有较高的比表面积和孔隙率、表面活性好,超分子排列效果、阶层结构效果等,已经成为当今研究的重点之一,被广泛应用于精密电子、光学器件、复合材料增强、高效过滤介质以及生物医学等领域。

  常见的复合纤维的制备方法有拉伸法、自组装、微相分离、分子喷丝法、生物制备法、静电纺丝等。其中,静电纺丝法是高分子流体静电雾化形成微小射流在长距离的喷射过程中最终固化形成纤维的方法,具有成本低廉、装置简单、可纺种类较广、生产效率相对较高等优点,被广泛地应用制备纳米复合纤维材料。通过静电纺丝技术的制备出的纳米复合纤维,具有纤维均一性好、比表面积高、纤维的形貌可以改变等特点。

  申请人发现,现有用于人体电感动态监测的柔性传感模块的导电材料与其基材的结合力不好,产品性能不稳定;并且,其柔性传感模块的拉伸强度低,热收缩率高,不利于安装并使用于复杂的电子设备。

  CN107192485A公开了一种柔性可拉伸的多功能纳米纤维传感器及其制备方法,其通过静电纺丝技术,以掺杂氧化石墨烯的聚氨酯纳米纤维膜作为柔性基体,并采用原位聚合的方法在所述膜表面原位聚合聚噻吩,制备得到掺杂氧化石墨烯的聚氨酯/聚噻吩纳米纤维膜。该专利的不足之处:其聚氨酯纤维膜与聚合聚噻吩之间的结合力不好,实际应用中产品不稳定。

  CN106935410A公开了一种基于石墨化有序排列纺丝纤维的自支撑柔性超级电容的制备方法,其通过制备静电纺丝前驱体、有序前驱体纤维膜、热处理前驱体纤维、化学沉积、组装,制得其柔性超级电容。该专利的不足之处:其聚丙烯腈纳米纤维与石墨纸的结合力不好,实际应用中产品不稳定;并且,该石墨纳米纤维膜的热收缩率高,拉伸强度低,不利于安装并使用于复杂的电子设备。

  CN103219163A公开了一种超级电容纤维电极及其制备方法,其通过在导电纤维上沉积相互之间呈孔状结构的多层纳米颗粒,制得超级电容纤维电极。该专利的不足之处:其制备方法步骤繁琐,工业化生产效率不高;并且,其纳米颗粒与导电电极之间的结合力不好,实际应用中产品不稳定。

  综上所述,现有用于人体电感动态监测的柔性传感模块,存在以下技术问题:

  (1)现有用于人体电感动态监测的柔性传感模块的导电材料与其基材的结合力不好,产品性能不稳定的问题;

  (2)现有用于人体电感动态监测的柔性传感模块的拉伸强度低,热收缩率高,不利于安装并使用于复杂的电子设备的问题。

  发明内容

  为解决现有技术中存在的诸多缺陷,本发明提供一种用于人体电感动态监测的柔性传感模块、制造工艺及其应用,以解决以下技术问题:

  (1)克服现有用于人体电感动态监测的柔性传感模块的导电材料与其基材的结合力不好,产品性能不稳定的问题;

  (2)克服现有用于人体电感动态监测的柔性传感模块的拉伸强度低,热收缩率高,不利于安装并使用于复杂的电子设备的问题。

  为解决以上技术问题,本发明采取的技术方案如下:

  一种用于人体电感动态监测的柔性传感模块,所述柔性传感模块的制备原料,包括有:纳米铂金粉,纤维级PET切片,纳米石墨烯,环氧树脂,环氧树脂活性稀释剂以及远红外纤维布基材。

  所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂,所述环氧树脂活性稀释剂为1,6-己二醇二缩水甘油醚。

  所述柔性传感模块的制备原料,按重量百分比包括:10~20%的纳米铂金粉,40~50%的纤维级PET切片,5~10%的纳米石墨烯,8~10%的环氧树脂,2~4%的环氧树脂活性稀释剂,2~3%的分散剂及稳定剂,5~13%的去离子水,8~15%的远红外纤维布基材。

  所述分散剂:稳定剂的重量份比值为5:2;所述分散剂为丙烯酸二甲基乙醇胺酯或异丙醇;所述稳定剂为磷酸三苯酯。

  一种用于人体电感动态监测的柔性传感模块的制造工艺,包括:纤维级PET切片分散步骤;静电纺丝物料的制备步骤;静电纺丝步骤;液相成膜步骤;远红外定型步骤。

  所述纤维级PET切片分散步骤,对预定份数的纤维级PET切片进行研磨分散,形成PET多孔微粒;所述PET多孔微粒平均粒径为1~2μm。

  所述静电纺丝物料的制备步骤,将预定份数的纳米铂金粉、纳米石墨烯、环氧树脂、稳定剂混匀后,加入至环氧树脂活性稀释剂及分散剂中,在室温条件下进行超声分散20~30min,所述超声分散过程中加入所述PET多孔微粒;然后升温至60~70℃,保温时间2~3h,制得静电纺丝物料,备用。

  所述静电纺丝步骤,将所述静电纺丝物料的制备步骤制得的静电纺丝物料经螺杆挤压输送至静电纺丝设备,以远红外纤维布基材为接收载体,进行静电纺丝30~50min,所述静电纺丝制备的纤维沉积于所述远红外纤维布基材表面,形成导电纤维层;制得负载有所述导电纤维层的所述远红外纤维布;

  其中,所述导电纤维层为不规则的柱状多孔形态,所述导电纤维层平均厚度为150μm;

  所述螺杆挤压温度为280~300℃;

  所述静电纺丝设备的纺丝电压为12~30KV,纺丝接收距离为5~12cm,纺丝推进速度为0.001~0.006mm/s;

  所述静电纺丝制备的纤维,满足以下指标:直径50~400nm,密度1.92~2.15 g/cm3,线密度2150~2370 dtex,强度8.2~9.1 cN/dtex,88.2N 定伸长9.1~11.3%,断裂伸长16~19%,180℃干热收缩4.2~5.3%。

  所述液相成膜步骤,将所述静电纺丝步骤制得的负载有导电纤维层的远红外纤维布在空气中停留30min后,完全置入预定份数的去离子水中15~20min,所述导电纤维层液相转化成复合膜。

  所述远红外定型步骤,使用远红外线定型装置对所述液相成膜步骤后的负载有导电纤维层的远红外纤维布进行远红外定型处理;所述远红外线波长为120~200μm,定型时间30~60min,制得本发明的用于人体电感动态监测的柔性传感模块。

  一种用于人体电感动态监测的柔性传感模块的应用,将所述柔性传感模块用于人体电感动态监测装置,所述人体电感动态监测装置包括有:所述用于人体电感动态监测的柔性传感模块1、导电纤维线2、柔性电路版3;

  所述柔性传感模块1用于监测人体特性及活动状态;

  所述柔性电路板3用于判定人体特性及活动状态。

  所述用于人体电感动态监测的柔性传感模块1为:设置成对称布置的上、下两排,每排设置对称布置的左、右两组,每组设置有三个所述柔性传感模块1,所述每组的三个所述柔性传感模块1通过导电纤维线2连接,相互之间呈串联关系。

  所述柔性电路板3分别与每组串联所述柔性传感模块1的导电纤维线2连接。

  所述导电纤维线2为银纤维线。

  需要注意的是,所述用于人体电感动态监测的柔性传感模块1的布置方式,只要满足上下对称布置或左右对称布置,均能够实现其功能,如一排两组一个、两排一组一个、两排两组两个、三排两组三个、四排两组三个、两排三组两个、三排三组三个、四排四组两个等。

  进一步的,所述用于人体电感动态监测的柔性传感模块1的形状,可以是不同尺寸的平面形状,如圆形、三角形、四边形、多边形、异形等。因此,实施例中记载的用于人体电感动态监测的柔性传感模块1的排数、组数、个数等可能的排列方式,以及形状,都不应成为对本发明的所述柔性传感模块在人体电感动态监测装置中应用的限制。

  所述柔性传感模块在人体电感动态监测装置中的应用,在电能激发下作用原理如下:当生物体作用于远红外界面侧,在本发明柔性传感模块的导电材料及远红外基材的共同作用下,形成一柱状多孔势能空间,产生物理共振,形成能量储存,当多个柔性纳米铂金复合纤维传感模块共同作用时,形成一面状电容集合,构成感应微电流通道,此时电量增大,信号产生,用于判定生物体特性及活动状态。具体为,当生物体紧贴该电感模块时,电容集存,产生强电信号,判定生物体依靠在检测断面上;当生物体离开该电感模块时,电容信号降低,不形成表达能量,判定生物体未依靠该传感器,即检测生物体离开检测断面。

  与现有技术相比,本发明的有益效果为:

  (1)本发明的柔性传感模块,其导电材料与基材结合强度好、性能优异稳定、功能可控;其导电材料在PET纳米微观颗粒间结合界面处高效稳定;

  (2)本发明的柔性传感模块,在300℃及以下环境时收缩率近乎零,能够保证传感模块结构的完整性,在300℃以上环境时收缩率低于3%,安全性高;

  (3)本发明的柔性传感模块,其物理性能优越,拉伸强度可达118MPa,能够完美匹配人体电感动态检测装置;

  (4)本发明的柔性传感模块,其传导性高,离子电导率好,检测灵敏度高;

  (5)本发明的柔性传感模块及其制造工艺,有效改善了传感模块的柔韧性能;

  (6)本发明的柔性传感模块及其应用,其导电材料与远红外纤维基材附着力强,耐温湿性能好,显著提高应用该传感模块的人体电感动态监测装置的准确性及稳定性。

  附图说明

  为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中,类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中,各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

  图1为本发明的用于人体电感动态监测的柔性传感模块的应用示意图;

  图中:1-用于人体电感动态监测的柔性传感模块,2-导电纤维线,3-柔性电路板。

  具体实施方式

  为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现说明本发明的具体实施方式

  实施例1

  一种用于人体电感动态监测的柔性传感模块及其制造工艺,所述用于人体电感动态监测的柔性传感模块,由以下重量百分比的原料制成:10%的纳米铂金粉,50%的纤维级PET切片,8%的纳米石墨烯,8%的环氧树脂,2%的环氧树脂活性稀释剂,2%的高效分散剂及稳定剂,10%的去离子水,10%的远红外纤维布基材。

  所述高效分散剂:稳定剂的重量份比值为5:2。

  所述高效分散剂为丙烯酸二甲基乙醇胺酯。

  所述稳定剂为磷酸三苯酯。

  所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。

  所述环氧树脂活性稀释剂为1,6-己二醇二缩水甘油醚。

  所述用于人体电感动态监测的柔性传感模块的制造工艺,包括:

  (1)纤维级PET切片分散步骤;

  (2)静电纺丝物料的制备步骤;

  (3)静电纺丝步骤;

  (4)液相成膜步骤;

  (5)远红外定型步骤。

  所述纤维级PET切片分散步骤,将纤维级PET切片使用纳米研磨分散机分散,形成PET多孔微粒,所述PET多孔微粒平均粒径为1μm。

  所述静电纺丝物料的制备步骤,将纳米铂金粉、纳米石墨烯、环氧树脂、稳定剂混匀后,加入至环氧树脂活性稀释剂及高效分散剂中,然后进行超声分散,超声分散过程中加入PET多孔微粒;在室温条件下充分混合30min后,升温至60℃,保温时间2h,制得静电纺丝物料,备用。

  所述静电纺丝步骤,将上一步制得的所述静电纺丝物料经螺杆挤压输送至静电纺丝仪,以远红外纤维布基材为载体,进行静电纺丝50min,其静电纺丝制备的纤维沉积于远红外纤维布基材表面,形成导电纤维层。制得负载有导电纤维层的远红外纤维布;所述导电纤维层为不规则的柱状多孔形态,所述导电纤维层平均厚度为150μm;

  其中,螺杆挤压温度控制在280℃;

  所述静电纺丝仪的纺丝电压为12KV、纺丝接收距离5cm、纺丝推进速度0.001mm/s。

  所述通过静电纺丝制备的纤维,满足以下指标:

  

  所述液相成膜步骤,将制得的负载有导电纤维层的远红外纤维布在空气中停留30min后,完全置入去离子水中20min,其导电纤维层液相转化成复合膜。

  所述远红外定型步骤,使用远红外线定型装置对所述液相成膜步骤后的负载有导电纤维层的远红外纤维布进行远红外定型处理;所述远红外线波长为120μm,定型时间30min,制得本发明的用于人体电感动态监测的柔性传感模块。

  经检测,本发明的用于人体电感动态监测的柔性传感模块,拉伸强度为105MPa;在300℃环境下,收缩率为0.12%;在500℃环境下,收缩率为2.83%。

  实施例2

  一种用于人体电感动态监测的柔性传感模块及其制造工艺,所述用于人体电感动态监测的柔性传感模块,由以下重量百分比的原料制成:20%的纳米铂金粉,40%的纤维级PET切片,8%的纳米石墨烯,8%的环氧树脂,2%的环氧树脂活性稀释剂,2%的高效分散剂及稳定剂,10%的去离子水,10%的远红外纤维布基材。

  所述高效分散剂:稳定剂的重量份比值为5:2。

  所述高效分散剂为异丙醇。

  所述稳定剂为磷酸三苯酯。

  所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。

  所述环氧树脂活性稀释剂为1,6-己二醇二缩水甘油醚。

  所述用于人体电感动态监测的柔性传感模块的制造工艺,包括:

  (1)纤维级PET切片分散步骤;

  (2)静电纺丝物料的制备步骤;

  (3)静电纺丝步骤;

  (4)液相成膜步骤;

  (5)远红外定型步骤。

  所述纤维级PET切片分散步骤,将预定份数的纤维级PET切片使用纳米研磨分散机分散,形成PET多孔微粒,所述PET多孔微粒平均粒径为2μm。

  所述静电纺丝物料的制备步骤,将预定份数的纳米铂金粉、纳米石墨烯、环氧树脂、稳定剂混匀后,加入至环氧树脂活性稀释剂及高效分散剂中,然后进行超声分散,超声分散过程中加入PET多孔微粒;在室温条件下充分混合30min后,升温至60℃,保温时间2h,制得静电纺丝物料,备用。

  所述静电纺丝步骤,将上一步制得的所述静电纺丝物料经螺杆挤压输送至静电纺丝仪,以远红外纤维布基材为载体,进行静电纺丝50min,其静电纺丝制备的纤维沉积于远红外纤维布基材表面,形成导电纤维层。制得负载有导电纤维层的远红外纤维布;所述导电纤维层为不规则的柱状多孔形态,所述导电纤维层平均厚度为150μm;

  其中,螺杆挤压温度控制在300℃;

  所述静电纺丝仪的纺丝电压为30KV、纺丝接收距离5cm、纺丝推进速度0.006mm/s。

  所述通过静电纺丝制备的纤维,满足以下指标:

  

  所述液相成膜步骤,将制得的负载有导电纤维层的远红外纤维布在空气中停留30min后,完全置入预定份数的去离子水中20min,其导电纤维层液相转化成复合膜。

  所述远红外定型步骤,使用远红外线定型装置对所述液相成膜步骤后的负载有导电纤维层的远红外纤维布进行远红外定型处理;所述远红外线波长为200μm,定型时间60min,制得本发明的用于人体电感动态监测的柔性传感模块。

  经检测,本发明的用于人体电感动态监测的柔性传感模块,拉伸强度为109MPa;在300℃环境下,收缩率为0.17%;在500℃环境下,收缩率为2.52%。

  实施例3

  一种用于人体电感动态监测的柔性传感模块及其制造工艺,所述用于人体电感动态监测的柔性传感模块,由以下重量百分比的原料制成:15%的纳米铂金粉,45%的纤维级PET切片,10%的纳米石墨烯,10%的环氧树脂,3%的环氧树脂活性稀释剂,3%的高效分散剂及稳定剂,6%的去离子水,8%的远红外纤维布基材。

  所述高效分散剂:稳定剂的重量份比值为5:2。

  所述高效分散剂为丙烯酸二甲基乙醇胺酯。

  所述稳定剂为磷酸三苯酯。

  所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。

  所述环氧树脂活性稀释剂为1,6-己二醇二缩水甘油醚。

  所述用于人体电感动态监测的柔性传感模块的制造工艺,包括:

  (1)纤维级PET切片分散步骤;

  (2)静电纺丝物料的制备步骤;

  (3)静电纺丝步骤;

  (4)液相成膜步骤;

  (5)远红外定型步骤。

  所述纤维级PET切片分散步骤,将预定份数的纤维级PET切片使用纳米研磨分散机分散,形成PET多孔微粒,所述PET多孔微粒平均粒径为1μm。

  所述静电纺丝物料的制备步骤,将预定份数的纳米铂金粉、纳米石墨烯、环氧树脂、稳定剂混匀后,加入至环氧树脂活性稀释剂及高效分散剂中,然后进行超声分散,超声分散过程中加入PET多孔微粒;在室温条件下充分混合20min后,升温至70℃,保温时间3h,制得静电纺丝物料,备用。

  所述静电纺丝步骤,将上一步制得的所述静电纺丝物料经螺杆挤压输送至静电纺丝仪,以远红外纤维布基材为载体,进行静电纺丝30min,其静电纺丝制备的纤维沉积于远红外纤维布基材表面,形成导电纤维层。制得负载有导电纤维层的远红外纤维布;所述导电纤维层为不规则的柱状多孔形态,所述导电纤维层平均厚度为150μm;

  其中,螺杆挤压温度控制在300℃;

  所述静电纺丝仪的纺丝电压为24KV、纺丝接收距离12cm、纺丝推进速度0.005mm/s。

  所述通过静电纺丝制备的纤维,满足以下指标:

  

  所述液相成膜步骤,将制得的负载有导电纤维层的远红外纤维布在空气中停留30min后,完全置入预定份数的去离子水中20min,其导电纤维层液相转化成复合膜。

  所述远红外定型步骤,使用远红外线定型装置对所述液相成膜步骤后的负载有导电纤维层的远红外纤维布进行远红外定型处理;所述远红外线波长为180μm,定型时间60min,制得本发明的用于人体电感动态监测的柔性传感模块。

  经检测,本发明的用于人体电感动态监测的柔性传感模块,拉伸强度为114MPa;在300℃环境下,收缩率为0.09%;在500℃环境下,收缩率为1.96%。

  实施例4

  一种用于人体电感动态监测的柔性传感模块及其制造工艺,所述用于人体电感动态监测的柔性传感模块,由以下重量百分比的原料制成:20%的纳米铂金粉,40%的纤维级PET切片,10%的纳米石墨烯,8%的环氧树脂,4%的环氧树脂活性稀释剂,2%的高效分散剂及稳定剂,6%的去离子水,10%的远红外纤维布基材。

  所述高效分散剂:稳定剂的重量份比值为5:2。

  所述高效分散剂为异丙醇。

  所述稳定剂为磷酸三苯酯。

  所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。

  所述环氧树脂活性稀释剂为1,6-己二醇二缩水甘油醚。

  所述用于人体电感动态监测的柔性传感模块的制造工艺,包括:

  (1)纤维级PET切片分散步骤;

  (2)静电纺丝物料的制备步骤;

  (3)静电纺丝步骤;

  (4)液相成膜步骤;

  (5)远红外定型步骤。

  所述纤维级PET切片分散步骤,将预定份数的纤维级PET切片使用纳米研磨分散机分散,形成PET多孔微粒,所述PET多孔微粒平均粒径为1μm。

  所述静电纺丝物料的制备步骤,将预定份数的纳米铂金粉、纳米石墨烯、环氧树脂、稳定剂混匀后,加入至环氧树脂活性稀释剂及高效分散剂中,然后进行超声分散,超声分散过程中加入PET多孔微粒;在室温条件下充分混合30min后,升温至70℃,保温时间3h,制得静电纺丝物料,备用。

  所述静电纺丝步骤,将上一步制得的所述静电纺丝物料经螺杆挤压输送至静电纺丝仪,以远红外纤维布基材为载体,进行静电纺丝50min,其静电纺丝制备的纤维沉积于远红外纤维布基材表面,形成导电纤维层。制得负载有导电纤维层的远红外纤维布;所述导电纤维层为不规则的柱状多孔形态,所述导电纤维层平均厚度为150μm;

  其中,螺杆挤压温度控制在300℃;

  所述静电纺丝仪的纺丝电压为20KV、纺丝接收距离8cm、纺丝推进速度0.003mm/s。

  所述通过静电纺丝制备的纤维,满足以下指标:

  

  所述液相成膜步骤,将制得的负载有导电纤维层的远红外纤维布在空气中停留30min后,完全置入预定份数的去离子水中20min,其导电纤维层液相转化成复合膜。

  所述远红外定型步骤,使用远红外线定型装置对所述液相成膜步骤后的负载有导电纤维层的远红外纤维布进行远红外定型处理;所述远红外线波长为120μm,定型时间60min,制得本发明的用于人体电感动态监测的柔性传感模块。

  经检测,本发明的用于人体电感动态监测的柔性传感模块,拉伸强度为118MPa;在300℃环境下,收缩率为0.06%;在500℃环境下,收缩率为1.91%。

  实施例5

  一种用于人体电感动态监测的柔性传感模块及其制造工艺,所述用于人体电感动态监测的柔性传感模块,由以下重量份的原料制成:纳米铂金粉 20份,纤维级PET切片 55份,纳米石墨烯 15份,纳米银粉 7份,壳聚糖5份,稀丙基双酚A 30份,环氧树脂 13份,环氧树脂活性稀释剂 3份,分散剂 2份,稳定剂 2份,远红外纤维布基材 120份。

  所述纳米铂金粉,平均粒径为80nm。

  所述纳米石墨烯,平均粒径为20nm。

  所述纳米银粉,平均粒径为150nm。

  所述分散剂为丙烯酸二甲基乙醇胺酯。

  所述稳定剂为磷酸三苯酯。

  所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂。

  所述环氧树脂活性稀释剂为1,6-己二醇二缩水甘油醚。

  所述用于人体电感动态监测的柔性传感模块的制造工艺,包括:纤维级PET切片分散步骤;静电纺丝物料制备步骤;静电纺丝步骤;纤维层热压步骤;纤维层固化步骤;定型步骤;模块活化步骤。

  所述纤维级PET切片分散步骤,将预定份数的纤维级PET切片置于120℃环境下干燥,干燥至所述纤维级PET切片含水率小于40ppm;对干燥后的纤维级PET切片进行研磨分散,研磨转速3000RPM,研磨时间1h,制得纳米级PET微粒,所述纳米级PET微粒D50为300nm。

  所述静电纺丝物料制备步骤,将所述纳米级PET微粒与预定份数的纳米铂金粉、纳米石墨烯、环氧树脂及分散剂混合,搅拌转速100RPM,搅拌时间0.3h;加入环氧树脂活性稀释剂及稳定剂,超声分散0.5h;超声分散完成后,将混合物升温至90℃,保温2h,制得静电纺丝物料。

  所述静电纺丝,将所述静电纺丝物料加热至300℃,进行静电纺丝;以远红外纤维布为接收载体,其静电纺丝制备的纤维随机的沉积于远红外纤维布表面,形成导电纤维层,制得负载有导电纤维层的远红外纤维布。

  所述导电纤维层为不规则的多孔形态,平均厚度为500μm。

  所述静电纺丝仪的纺丝电压为28KV、纺丝接收距离10cm、纺丝推进速度0.002mm/s。

  所述通过静电纺丝制备的纤维,满足以下指标:

  

  所述纤维层热压步骤,将预定份数的纳米银粉、壳聚糖分散于稀丙基双酚A中,高速剪切分散,剪切转速28000RPM,剪切时间0.5h,形成混合悬浮液;采用所述混合悬浮液对负载有导电纤维层的远红外纤维布喷淋处理;然后对负载有导电纤维层的远红外纤维布进行两次热压处理,一次热压温度110℃,二次热压温度140℃,将所述导电纤维层热压至厚度200μm,最后在真空环境下冷却至常温。

  所述纤维层固化步骤,将热压后的负载有导电纤维层的远红外纤维布置于微波环境下,微波加热至170℃,环境压力12MPa,微波处理时间10min。所述微波波长0.6mm,频率900MHz。

  所述定型步骤,对纤维层固化后的负载有导电纤维层的远红外纤维布进行远红外定型处理,所述远红外线波长为120μm,定型时间60min,制得本发明的用于人体电感动态监测的柔性传感模块。

  所述模块活化步骤,在24V工作电压,电流密度为150mA/cm2条件下,在10s内对所述柔性传感模块进行100次恒流通电电场活化处理。

  经检测,本发明的用于人体电感动态监测的柔性传感模块,其纤维层与远红外纤维布之间,结合强度为16N/cm3。

  所述柔性传感模块在300℃环境下,收缩率为0.05%,在500℃环境下,收缩率为1.27%。

  所述柔性传感模块各物理性能如下:

  

  本发明通过将PET材料及特定的添加成分在远红外纤维布表面进行静电纺丝,能够有效增强柔性传感模块的导电材料与其基材的结合性能,改善柔性传感模块的拉伸性能、热收缩性能、电导率、检测灵敏性、检测准确性及稳定性。且在静电纺丝步骤后,采用特殊的热压、固化、定型工艺,进一步增强了柔性传感模块的导电材料与其基材的结合性能,以及柔性传感模块的拉伸强度、电导率、检测稳定性。最后通过活化步骤,进一步提高柔性传感模块的传导性能、检测灵敏度以及准确性。

  实施例6

  实施例1~5的所述柔性传感模块在人体电感动态监测装置中的应用,包括有:用于人体电感动态监测的柔性传感模块1、导电纤维线2、柔性电路版3。

  所述用于人体电感动态监测的柔性传感模块1为:设置成对称布置的上、下两排,每排设置对称布置的左、右两组,每组设置有三个所述柔性传感模块1,所述每组的三个所述柔性传感模块1通过导电纤维线2连接,相互之间呈串联关系。所述柔性传感模块1用于检测人体特性及活动状态。

  所述柔性电路板3分别与每组串联所述柔性传感模块1的导电纤维线2连接,用于判定人体特性及活动状态。

  所述导电纤维线2为银纤维线。

  需要注意的是,所述用于人体电感动态监测的柔性传感模块1的布置方式,只要满足上下对称布置或左右对称布置,均能够实现其功能,如一排两组一个、两排一组一个、两排两组两个、三排两组三个、四排两组三个、两排三组两个、三排三组三个、四排四组两个等。

  进一步的,所述用于人体电感动态监测的柔性传感模块1的形状,可以是不同尺寸的平面形状,如圆形、三角形、四边形、多边形、异形等。因此,实施例中记载的用于人体电感动态监测的柔性传感模块1的排数、组数、个数等可能的排列方式,以及形状,都不应成为对本发明的所述柔性传感模块在人体电感动态监测装置中应用的限制。

  经检测,本发明的柔性传感模块能够显著提高应用其的人体电感动态监测装置的准确性及稳定性,具体为,测定人体电感动态监测装置的监测准确率,以及在相同条件下,监测装置进行多次测定的数值相对变化率,具体参数见下表:

  

  除非另有说明,本发明中所采用的百分数均为质量百分数。

  最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

《一种用于人体电感动态监测的柔性传感模块、制造工艺及其应用.doc》
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