[发明专利]基于非晶合金织物的柔性传感器

说明书

本发明公开了一种柔性传感器包括传感层及电极层，所述电极层包括至少两条设于传感层内并由传感层内向外引出的电极；所述传感层为非晶合金丝与服饰用线混纺制成的非晶合金织物。本发明中基于非晶合金织物的柔性传感器，该传感器厚度小，性能较现有技术中的普通柔性传感器更佳，穿着舒适度高、不易变形，且能够有效抵抗电磁干扰和静电干扰，可有效取代可穿戴设备中的柔性传感器。

技术领域

本发明属于新材料技术领域，具体涉及一种基于非晶合金织物的柔性传感器。

背景技术

近年来可穿戴电子设备发展迅速，逐渐成为下一代电子产品研究开发的重要趋势，可穿戴设备中的传感器则是构成可穿戴电子设备中的重要组件。织物型传感器又被称为柔性传感器，本身为一种织物的形式，可作为服饰的一部分，由于具有良好的穿着舒适性被看作可穿戴行业未来发展的趋势。柔性传感器符合可穿戴设备在使用过程中必须具备一定机械柔性、贴合性以及较高的拉伸强度的要求，因此在许多新兴的可穿戴设备中有非常广阔的应用前景。

现有技术中的柔性传感器还存在如下问题限制其应用：

1、现有的柔性传感器多采用三明治结构，中间层为利用可导电材料制成织物传感元件，如利用导电纤维、碳纤维等制成，中间层两侧一侧设为表面保护层，另一侧则设为与人体可接触的阻隔层。由于采用三层结构，上述传感器往往比较厚，影响穿着的舒适程度。且传感器工作状态与中间层导电材料的结构息息相关，一旦导电材料性质及结构在使用过程中发生微小变化，传感器则会产生失效的风险。

2、为追求穿着舒适性，许多柔性传感器上的阻隔层和衬底多采用柔性较佳的织物层，上述织物层在使用过程中易发生形变从而影响传感器整体电阻的变化。

3、现有柔性传感器因其所选的材料的限制，在使用过程中易受到电磁波和静电的干扰，影响传感器的使用状态。

发明内容

为了解决所述现有技术的不足，本发明提供了一种基于非晶合金织物的柔性传感器，该传感器厚度小，性能较现有技术中的普通柔性传感器更佳，穿着舒适度高、不易变形，且能够有效抵抗电磁干扰和静电干扰，可有效取代可穿戴设备中的柔性传感器。

本发明所要达到的技术效果通过以下方案实现：

本发明中提供的一种柔性传感器包括传感层及电极层，所述电极层包括至少两条设于传感层内并由传感层内向外引出的电极；所述传感层为非晶合金丝与服饰用线混纺制成的非晶合金织物。

进一步地，所述柔性传感器还包括设于传感层上的保护层以及设于传感层底部的柔性层。所述服饰用线原料为天然纤维线、人造纤维线或者合成纤维线；所述保护层为柔性高分子聚合物层；所述柔性层为织物层。

进一步地，所述柔性层为与传感层不同的非晶合金织物。

进一步地，所述非晶合金织物的制备方法为将单束或者多束非晶合金丝与服饰用线复合，然后进行织造。

进一步地，所述非晶合金丝与服饰用线为多重针织结构，且传感层厚度大于5μm。所述非晶合金丝线径为0.5-50μm，其抗拉强度为1000MPa-3500MPa，弹性极限为1.2-2.8%，镍释放量为0mg/cm²/周，经240-480h中性盐雾试验后表面无腐蚀。所述非晶合金丝与服饰用线以质量比1:（5-30）混纺而成，所述非晶合金丝与服饰用线的直径比为1:5-20。

进一步地，所述非晶合金丝所用非晶合金原料分子式为Cu_aZr_bTi_cAl_dNi_e，其中a、b、c、d、e分别表示个对应合金元素的原子摩尔百分比，其中a=20-35，b=25-45，c=5-20，d=3-10，e=10-20，a+b+c+d+e=100。