[发明专利]一种柔性可穿戴纳米纤维织物传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种柔性可穿戴纳米纤维织物传感器，其特征在于：它是由静电纺纳米纤维加捻形成纳米纤维纱线，然后在纳米纤维纱线中纤维表面聚合包覆一层导电聚合物，在此基础上，利用机织的方法将纱线交织形成纳米纤维织物，通过在纳米纤维织物上下表面复合带有导电铜丝的凝胶膜获得柔性可穿戴纳米纤维织物传感器。

2.根据权利要求1所述的柔性可穿戴纳米纤维织物传感器，其特征在于：所述的纳米纤维由高分子聚合物构成，纳米纤维的直径为100-900nm；所述的高分子聚合物为聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚氨酯的一种或几种，所述高分子聚合物的分子量≥100000。

3.根据权利要求1所述的柔性可穿戴纳米纤维织物传感器，其特征在于：所述的纳米纤维纱线的直径为60-500μm。

4.根据权利要求1所述的柔性可穿戴纳米纤维织物传感器，其特征在于：所述的导电聚合物为聚3, 4-乙烯二氧噻吩、聚苯胺、聚吡咯或聚乙炔中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的柔性可穿戴纳米纤维织物传感器，其特征在于：所述纳米纤维织物的层数≥1，织物结构为平纹组织、凹凸组织或蜂窝组织中的一种或几种，纳米纤维织物的经密10-500根/5cm，纳米纤维织物的纬密10-500根/5cm。

6.根据权利要求1所述的柔性可穿戴纳米纤维织物传感器，其特征在于：所述的凝胶膜为聚二甲基硅氧烷膜，凝胶膜的厚度0.01-10 mm，

所述铜丝的直径为0.1-10 mm。

7.根据权利要求1所述的柔性可穿戴纳米纤维织物传感器，其特征在于：所述的纳米纤维织物传感器长度≥5 mm，宽度≥5 mm，厚度≥0.01 mm。

8.根据权利要求1~7任一所述的柔性可穿戴纳米纤维织物传感器的制备方法，其特征在于步骤如下：

（1）将高分子聚合物溶解于质量比为1:1的N,N二甲基甲酰胺和四氢呋喃的混合溶剂中，于30-100℃下搅拌1-10 h得到质量分数为10%-30%的聚合物溶液；

（2）搭建静电纺丝装置，将步骤（1）中的聚合物溶液加入到注射泵中制备连续的纳米纤维纱线；

（3）将步骤（2）中制得的纳米纤维纱线浸泡在质量浓度为30%-100%的乙醇溶液中10-30 h，取出后用去离子水清洗置换出残留的乙醇；

（4）将步骤（3）制备的纳米纤维纱线浸泡在物质的量浓度0.5-10 mol/L的氢氧化钾溶液和质量浓度1%-10%高锰酸钾溶液组成的混合溶液中10-100 min，其中混合溶液中氢氧化钾溶液和高锰酸钾溶液的质量比为1:1，取出后浸泡在质量浓度为1%-10%的硫酸氢钠溶液中直至纱线颜色完全变白色，然后用去离子水清洗去除残留NaHSO₄溶液；

（5）将步骤（4）制备的纳米纤维纱线浸泡在质量浓度为5%-100%的过氧化氢溶液中10-100 min，取出后用去离子水清洗去除H₂O₂溶液，然后置于30-90℃的真空烘箱中干燥；

（6）将步骤（5）制备的纳米纤维纱线浸泡在物质的量浓度为30-100 mol/L的三氯化铁溶液中5-100 min，取出后置于30-90℃的真空烘箱中干燥；

（7）将步骤（6）制备的纳米纤维纱线浸泡在浓度为30-100 mol/L的3, 4-乙烯二氧噻吩溶液中5-30 h，取出后用乙醇清洗去除残留FeCl₃溶液，然后置于30-90℃的真空烘箱中干燥；

（8）利用机织的方法将步骤（7）制备的纳米纤维纱线编织成纳米纤维织物，纳米纤维织物的层数≥1，经密10-500根/5cm，纬密10-500根/5cm；

（9）将步骤（8）中的纳米纤维织物上下表面复合带有导电铜丝的凝胶膜，得到纳米纤维织物传感器。

9.根据权利要8所述的柔性可穿戴纳米纤维织物传感器的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中将聚合物溶液加入到注射泵中制备连续的纳米纤维纱线的参数控制如下：静电纺丝电压为14-22 kV，纺丝溶液总流量为0.5-0.9 mL/h ，金属喇叭的直径为10-20cm，金属喇叭与卷绕装置的垂直距离为40-60cm，喷头与金属喇叭的垂直距离为4-8cm，喷头与金属喇叭的水平距离为3-5cm，喷头的数目为2-16个，喷头内径0.26-0.86 mm，正负喷头溶液流量比1:0.5-1，正负喷头间的距离13-17.5 cm，卷绕速度40-53mm/min。