[发明专利]一种可穿戴复合气凝胶传感器及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种可穿戴复合气凝胶传感器及其制备方法，所述可穿戴复合气凝胶传感器包括敏感元件、转换元件；所述敏感元件包括复合气凝胶和固定部件；所述复合气凝胶包括以下组分：导电聚合物、细菌纤维素、与水不互溶的有机溶剂；所述转换元件包括电阻检测仪；所述复合气凝胶与所述电阻检测仪通过两条导线电性连接。本发明在通过氢键诱导自组装，将导电聚合物引入到细菌纤维素体系中，形成具有优良力学性能的复合气凝胶。该复合气凝胶用于传感器的制备中，可以有效地将气凝胶的几何形变信号转变为电信号，可以作为一种可穿戴设备，对人体的微运动以及大幅度运动所产生的相应信号进行有效地监测。

技术领域

本发明属于运动监测技术领域。具体涉及一种可穿戴复合气凝胶传感器及其制备方法与应用。

背景技术

近年来，随着对柔性电子领域研究的深入，可穿戴式柔性传感器凭借其优良的力学性能和导电性能而在人体个性化运动健康检测和临床检测预警等领域中展示巨大应用前景。目前，研究人员主要致力于对于不同材料的可穿戴传感器的结构和性能方面的研究，主要用于检测人体的运动健康信号，如运动监测(脉搏，呼吸频率、关节部位运动等)以及体液(汗液、泪液和唾液)等。凭借其便携、可实现实时监测、非侵入式的优点，可穿戴传感器成为目前运动大健康器件及相关技术领域的研究热点。

尽管当前用于检测运动健康的柔性器件被大量研究和开发，但是高灵敏度，环境友好、适应性强、低成本的柔性传感器仍被迫切需要。

发明内容

本发明提供了一种可穿戴导电聚合物和细菌纤维素复合气凝胶传感器及其制备方法以及应用，解决了对现有可穿戴气凝胶传感器力学强度差和传输信号差等问题，提升可穿戴柔性传感器的灵敏度、降低器件制备的成本。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明一方面，提供了一种复合气凝胶传感器，所述传感器包括敏感元件、转换元件；所述敏感元件包括复合气凝胶和固定部件；

所述复合气凝胶包括以下组分：导电聚合物、细菌纤维素、与水不互溶的有机溶剂；

所述转换元件包括电阻检测仪；

所述复合气凝胶与所述电阻检测仪通过两条导线电性连接。

可选地，所述复合气凝胶为柔性片层状结构；

可选地，所述导电聚合物选自聚苯胺或聚吡咯中的至少一种。

可选地，所述导电聚合物与所述的细菌纤维素的质量比为：0.1～5:1；

所述的细菌纤维素与所述的与水不互溶的有机溶剂的质量比为：0.01～1:100。

优选地，所述导电聚合物与细菌纤维素的质量比下限可独立选自0.1:1、0.2:1、0.3:1、0.4:1、0.5:1；导电聚合物与细菌纤维素的质量比上限可独立选自1:1、2:1、3:1、4:1、5:1；

优选地，所述细菌纤维素与所述的与水不互溶的有机溶剂的质量比下限可独立选自0.01:100、0.05:100、0.1:100、0.15:100、0.2:100；所述细菌纤维素与所述的与水不互溶的有机溶剂的质量比上限可独立选自0.8:100、0.85:100、0.9:100、0.95:100、1:100。

可选地，所述固定部件以全包覆所述复合气凝胶的方式固定复合气凝胶；或者所述固定部件包括第一固定部件和第二固定部件，所述敏感元件按照第一固定部件、复合气凝胶、第二固定部件的顺序组装；

优选地，所述组装方式由第一固定部件、第二固定部件贴附在复合气凝胶上；

可选地，所述固定部件为聚偏氟乙烯胶带、无纺布胶带中的至少一种。

根据本申请的又一个方面，提供复合气凝胶传感器的制备方法，其具体方法包括：