[发明专利]一种可拉伸的纱线传感器及其制备方法

说明书

本发明提供一种可拉伸的纱线传感器及其制备方法，涉及柔性传感器技术领域。该传感器包括弹性纱线和按照“S”型螺旋缠绕在所述弹性纱线表面的电极纱线。电极纱线包括敏感纤维、与敏感纤维两端相连接的电极线和包覆在敏感纤维和电极线表面的封装层。敏感纤维包括基体纤维以及涂覆在基体纤维表面的温敏材料或湿敏材料。纱线传感器以电极线为电极，以封装层为介电材料，通过敏感纤维电阻的变化来监测温度或湿度变化。本发明还提供了纱线传感器的制备方法。制备成的纱线传感器，稳定性好，灵敏度高，且所有结构均为柔性材料，轻薄可贴附，能舒适地贴合在人体皮肤表面，实现长期、实时监测的目的。

技术领域

本发明属于柔性传感器技术领域，特别涉及一种可拉伸的纱线传感器及其制备方法。

背景技术

目前，市面上采用的温度、湿度传感器为水银温度计、电子体温计或者红外温度计，这些温度计均属于刚性材料，且体积较大。目前大部分热电阻式温度传感器采用温敏材料制作，以金属材料作为传感层，最常用的有铂电阻和铜电阻，但是这些传感器采用非柔性材料制成，不具有生物兼容性。而柔性传感器，也都是在不能拉伸的柔性基底上，不能拉伸。

而且现阶段，可应用于纺织品的温度传感器的制备主要是依赖于将硬质温度传感器嵌入至纺织品中。例如，专利CN104264315B公开了一种体温传感器织物的织造方法，将刚性的温度传感器嵌入在两块纺织面料当中，但所制备的温度传感器不具有贴合人体皮肤的柔性。专利CN106932119A公开了一种印刷式织物基柔性温度传感器，在纺织品上直接印刷温敏性的材料，得到能感应温度变化的织物传感器，但是这种方法得到的温度传感器需要额外的电极层材料，且得到的传感器灵敏度较低。因此，需要开发可拉伸的传感器，在运动或外力作用下，仍能正常工作，且与人体体表的相容性好，实时检测人体在各种运动状况下的健康信息。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可拉伸的纱线传感器，此纱线传感器结构简单，柔韧性好，稳定性和灵敏度高，在拉伸变形的情况下，仍可正常工作。

本发明的另一目的在于提供一种可拉伸的纱线传感器的制备方法，制备材料易得，各项参数易于控制。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种可拉伸的纱线传感器，包括弹性纱线和按照“S”型螺旋缠绕在所述弹性纱线表面的电极纱线；所述电极纱线包括敏感纤维、与所述敏感纤维两端相连接的电极线和包覆在所述敏感纤维和所述电极线表面的封装层；所述敏感纤维包括基体纤维以及涂覆在所述基体纤维表面的温敏材料或湿敏材料；所述纱线传感器以所述电极线为电极，以所述封装层为介电材料，通过所述敏感纤维电阻的变化来监测温度或湿度变化。

本发明还提出一种可拉伸的纱线传感器的制备方法，包括以下步骤：

S1，将所述温敏材料或湿敏材料涂覆在所述基体纤维表面，制得所述敏感纤维；

S2，将所述敏感纤维的两端均与所述电极线连接后，将所述介电材料涂覆到所述敏感纤维和所述电极线表面，形成所述电极纱线；

S3，将所述电极纱线缠绕在所述弹性纱线表面，得到可拉伸的所述纱线传感器。

本发明实施例的可拉伸的纱线传感器及其制备方法的有益效果是：

本发明实施例提供的可拉伸的纱线传感器采用来源广泛、价格低廉的纺织材料作为柔性基底，与温敏材料或湿敏材料相结合，采用柔性封装层材料作为保护层。制备成的纱线传感器，稳定性好，灵敏度高，且所有结构均为柔性材料，轻薄可贴附，能舒适地贴合在人体皮肤表面，实现长期、实时监测的目的。