[发明专利]纳米银线/改性聚乙烯醇纳米纤维复合传感薄膜、制备方法及敏感设备

说明书

本发明公开了纳米银线/改性聚乙烯醇纳米纤维复合传感薄膜、制备方法及敏感设备，其中薄膜包括基体薄膜以及形成于基本薄膜的纳米银线，基体薄膜为以含有纳米银的端氨基超支化聚合物改性聚乙烯醇的纺丝体系静电纺丝得到；其中以端氨基超支化聚合物/纳米银复合物和聚乙烯醇改性中间体为原料，得到含有纳米银的端氨基超支化聚合物改性聚乙烯醇的纺丝体系。本发明的复合传感薄膜具有良好的拉伸性能和电传感性能，具有较好的抗菌性和再生利用性。

技术领域

本发明是关于有机/无机复合纳米薄膜材料技术，特别是关于一种纳米银线/改性聚乙烯醇纳米纤维复合传感薄膜、制备方法及敏感设备。

背景技术

柔性应变传感器由于其优异的柔韧性和延展性在电子皮肤、健康监测和可穿戴电子设备等方面应用甚广。一般柔性应变传感器由两部分组成，分别为柔性基底和导电材料。明胶、丝素等天然高分子材料具有优异的生物降解性，对环境友好，但较差机械性能限制其在传感器中的应用。所以在柔性电子器件基底的选择中，聚氨酯、聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷等有机高分子聚合物得到了广泛的应用。而导电材料则多采用碳材料和金属材料(如碳纳米管、纳米银线等)构建导电网络。由于所用的这些材料使用后不可回收，且电子器件的过度使用，也容易造成电子垃圾的堆积污染。同时柔性应变传感器作为可穿戴设备在长期与人体的接触过程中容易滋生细菌。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米银线/改性聚乙烯醇纳米纤维复合传感薄膜、制备方法及敏感设备，通过优化产品和工艺，实现了一种具有良好拉伸弹性和弹性回复性的柔性感应性能好的传感材料，并且该材料在保持纤维形态的同时还具有良好的抗菌性。

为实现上述目的，本发明的实施例提供了纳米银线/改性聚乙烯醇纳米纤维复合传感薄膜，包括基体薄膜以及形成于基本薄膜的纳米银线，基体薄膜为以含有纳米银的端氨基超支化聚合物改性聚乙烯醇的纺丝体系静电纺丝得到；其中以端氨基超支化聚合物/纳米银复合物和聚乙烯醇改性中间体为原料，得到含有纳米银的端氨基超支化聚合物改性聚乙烯醇的纺丝体系。优选的，基本薄膜所负载的纳米银线的含量为55.6～111.1μg/cm²。

在本发明的一个或多个实施方式中，纳米银线/改性聚乙烯醇纳米纤维复合传感薄膜的制备方法，包括：以三乙胺为催化剂，在聚乙烯醇水溶液体系中添加丁二酸酐常温反应，获得末端为羧基的聚乙烯醇改性中间体；将硝酸银加入到端氨基超支化聚合物溶液中，加热反应获得端氨基超支化聚合物/纳米银；端氨基超支化聚合物/纳米银和聚乙烯醇改性中间体形成混合溶液，加热反应，得到含有纳米银的端氨基超支化聚合物改性聚乙烯醇；对含有纳米银的端氨基超支化聚合物改性聚乙烯醇的纺丝体系，静电纺丝得到纳米纤维膜；将纳米银线喷涂在纤维膜上，制备了纳米银线/改性聚乙烯醇纳米纤维复合传感薄膜材料。

在本发明的一个或多个实施方式中，聚乙烯醇改性中间体的制备中丁二酸酐与聚乙烯醇的质量比为1:(5～10)。

在本发明的一个或多个实施方式中，聚乙烯醇改性中间体的制备中催化剂三乙胺与丁二酸酐的质量比为1：(10～30)。

在本发明的一个或多个实施方式中，端氨基超支化聚合物/纳米银的制备中端氨基超支化聚合物的浓度为100～300g/L，和/或硝酸银水溶液的浓度为0.004～0.02mol/L。

在本发明的一个或多个实施方式中，硝酸银溶液与端氨基超支化聚合物溶液的体积比为1：(2～10)。

在本发明的一个或多个实施方式中，含有纳米银的端氨基超支化聚合物改性聚乙烯醇制备中：端氨基超支化聚合物/纳米银溶液的浓度为100g/L-300g/L；和/或聚乙烯醇改性中间体溶液的浓度为10wt.％-17wt.％。