[发明专利]一种用于智能尿不湿的纤维状传感器及其制备和应用

权利要求书

1.一种用于智能尿不湿的纤维状传感器的制备方法，其特征是包括如下步骤：

(1)将均质化后的细菌纤维素纳米纤维与超声分散后的碳材料在水中混合均匀，再进行冷冻干燥，得到复合物；

碳材料为碳纳米管或者石墨烯；

复合物中，碳材料的质量为细菌纤维素纳米纤维质量的1～50wt％；

(2)将步骤(1)制得的复合物配置为纺丝液进行干湿法纺丝，得到复合纤维，即纤维状传感器；

所述复合纤维沿纤维轴向整体呈直线结构或者螺旋状结构，且复合纤维的直径为50～300μm。

2.根据权利要求1所述的一种用于智能尿不湿的纤维状传感器的制备方法，其特征在于，均质化后的细菌纤维素纳米纤维的长度为2～30μm，直径为20～80nm。

3.根据权利要求1所述的一种用于智能尿不湿的纤维状传感器的制备方法，其特征在于，碳纳米管的长度为10～30μm，直径为10～20nm；石墨烯为物理法制备石墨烯，粒径为5～15μm，比表面积为10～30m²/g。

4.根据权利要求1所述的一种用于智能尿不湿的纤维状传感器的制备方法，其特征在于，纺丝液的配置过程为：将步骤(1)制得的复合物放入DMAc/LiCl溶剂中进行溶解，得到均匀的纺丝液，纺丝液的浓度为2～6wt％。

5.根据权利要求1所述的一种用于智能尿不湿的纤维状传感器的制备方法，其特征在于，干湿法纺丝的工艺参数为：挤出速度为1～10mL/min，注射器针头内径为0.3～1mm，空气段距离为1～10cm，凝固浴为DMAc和H₂O的混合溶液或者水。

6.根据权利要求1所述的一种用于智能尿不湿的纤维状传感器的制备方法，其特征在于，所述螺旋状是指，将干湿法纺丝制得的纤维在从凝固浴中拉出后经过0～50cm的空气段后一端固定在电机的圆柱形卷绕棒的一端，另一端随电机转动而卷绕至卷绕棒上，待均匀地缠绕完全后，取下缠绕了纤维的卷绕棒；再将该卷绕棒进行风干后，保持纤维形态结构不变的情况下去除卷绕棒，得到螺旋状的复合纤维。

7.根据权利要求6所述的一种用于智能尿不湿的纤维状传感器的制备方法，其特征在于，卷绕棒的直径为0.7～2.1cm。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的一种用于智能尿不湿的纤维状传感器的制备方法制得的纤维状传感器，其特征是：纤维状传感器处于所述直线结构时断裂应力为200～500MPa，应变范围为0～40％，且1cm长的复合纤维的电阻为1×10²～1×10⁸Ω；纤维状传感器处于所述螺旋状结构时，断裂应力为100～300MPa，应变范围为0～2500％，且1cm长的螺旋状的复合纤维的电阻为1×10²～1×10⁹Ω；

纤维状传感器接入电路中，并将纤维状传感器浸入尿液中测试，测试结果为：浸入之前通过纤维状传感器的电流为I₀，浸入之后通过纤维状传感器的电流为I，且(I-I₀)/I₀×100％的值在1秒以内大于等于1×10³％。

9.应用如权利要求8所述的一种纤维状传感器的智能尿不湿，包括尿不湿本体和检测器件，所述尿不湿本体从上到下依次叠合有亲水层、内无纺布层、吸水层、外无纺布层和防水层，所述检测器件由液体传感器、电池、微控制器和提醒报警装置组成；其特征是：所述液体传感器为所述纤维状传感器，将所述纤维状传感器置于尿不湿的外无纺布层中。