[发明专利]一种基于氧化锌/银纳米线杂化网络的柔性多功能传感纤维及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于氧化锌/银纳米线杂化网络的柔性多功能传感纤维及其制备方法。该制备方法将棉纤维浸渍于氧化锌纳米颗粒凝胶液中，取出、干燥，得到氧化锌纳米颗粒包覆的棉纤维；再将得到的氧化锌纳米颗粒包覆的棉纤维置于氧化锌反应前驱液中，经水热反应后，取出，洗涤、干燥，得到氧化锌纳米线包覆的棉纤维；最后将得到的氧化锌纳米线包覆的棉纤维浸渍于银纳米线分散液中，浸渍吸附银纳米线，取出、干燥，得到所述基于氧化锌/银纳米线杂化网络的柔性多功能传感纤维。本发明的柔性多功能传感纤维对外界压力、湿度以及温度均具有高响应性，在柔性可穿戴设备、仿人体电子皮肤、智能机器人、物联网以及健康监测等领域具有重要的运用前景。

技术领域

本发明涉及电阻传感材料领域，具体涉及一种多传感性能柔性传感材料及其制备方法。

背景技术

柔性电阻传感材料是一种用于感知材料受到外部因素刺激时电阻发生变化的一类柔性导电复合材料，根据外部因素的种类可以分为应变、化学和生物柔性电阻传感材料。这些柔性电阻传感材料具有十分重要的应用前景，尤其是人体健康监测、类人机器人、物联网及可穿戴设备等。

仿生学是柔性电阻传感材料的主要设计方法，即模仿人类等哺乳动物的人体皮肤(应变传感、温度传感等)、人工器官(“电子鼻”气体传感，“电子舌”味传感)的功能设计出的一类复合材料，其制备方法一般是结合柔性的高分子基体(弹性体)及导电填料通过各种复合方法制备而成，由于其潜在的应用前景，各种各样的柔性电阻材料成为当前电子材料的研究热点。

然而，目前在研的大部分柔性电阻是传感器都只能检测单一的传感性能，如应变传感器，温度传感器，湿度传感器，气敏传感器等等，这些单一传感性能的传感器在复杂的刺激环境下检测不同的刺激源，只能通过集成电路的方法将各种各样的传感器集成起来，虽然可以实现复杂刺激源的检测，但在可穿戴设备、高级机器人的微型化及可植入式的趋势下，这种通过集成的方法显然已经无法满足需求，因此制备一种同时具有多功能传感能够同时检测多种刺激源的传感材料具有十分重要的现实意义和应用前景。

发明内容

本发明旨在针对目前柔性电阻传感器只能检测单一刺激源的问题，提供了一种基于金属及半导体双纳米线网络的柔性多功能传感纤维，具体为一种基于氧化锌/银纳米线杂化网络的柔性多功能传感纤维；该柔性多功能传感纤维利用纳米半导体的多功能特性和金属纳米线的协同作用，对温度、压力及湿度具有高的灵敏度，有利于制备可同时检测压力、温度和湿度的多功能传感器，为解决当前柔性电阻传感器只能检测单一刺激源的问题提供了新思路。

本发明的目的还在于提供所述的一种基于氧化锌/银纳米线杂化网络的柔性多功能传感纤维的制备方法。

本发明的目的通过如下技术方案实现。

一种基于氧化锌/银纳米线杂化网络的柔性多功能传感纤维的制备方法，包括以下步骤：

(1)将棉纤维浸渍于氧化锌纳米颗粒凝胶液中，取出、干燥，得到氧化锌纳米颗粒包覆的棉纤维；

(2)将步骤(1)得到的氧化锌纳米颗粒包覆的棉纤维置于氧化锌反应前驱液中，经水热反应后，取出，洗涤、干燥，得到氧化锌纳米线包覆的棉纤维；

(3)将步骤(2)得到的氧化锌纳米线包覆的棉纤维浸渍于银纳米线分散液中，浸渍吸附银纳米线，取出、干燥，得到包覆氧化锌/银纳米线双纳米线杂化网络的棉纤维，即所述基于氧化锌/银纳米线杂化网络的柔性多功能传感纤维。

进一步地，步骤(1)中，所述棉纤维为无纺棉纤维，单根纤维形状为圆形，截面直径为10μm-30μm。

进一步地，步骤(1)中，所述氧化锌纳米颗粒凝胶液为采用溶胶凝胶法制备得到，凝胶液中的氧化锌晶种纳米颗粒的粒径为30-60nm。

进一步地，步骤(1)中，所述凝胶液的液相为乙醇、水及异丙醇中的任意一种。