[发明专利]一种可穿戴石墨烯薄片纺织传感器的制备方法

说明书

本发明公开了一种可穿戴石墨烯薄片纺织传感器的制备方法，主要包括如下步骤：石墨烯材料的合成、使用石墨烯基油墨涂覆和染色纺织纱线、针织传感器的制作和无线温度检测，此可穿戴石墨烯薄片纺织传感器的制备方法，通过设计制备石墨烯薄片及其分散体，并运用高速纱线染色技术用石墨烯基油墨染色(涂覆)纺织纱线，然后将这种石墨烯基的纱线作为柔性传感器集成到针织结构中，从而得到了温度敏感性优异的石墨烯纺织品传感器，具有非常好的可洗性和极高的柔韧性，此外，这种工艺可以在高速工业设备中扩大规模，以生产用于下一代可穿戴电子应用的上千公斤(～1000kg/h)导电纺织纱线。

技术领域

本发明涉及智能可穿戴应用技术领域，具体为一种可穿戴石墨烯薄片纺 织传感器的制备方法。

背景技术

可穿戴电子产品因其具有便携、灵活和可伸缩的人机交互式传感器，执 行器，显示器和储能设备目前已成为焦点，近年来，通过可穿戴电子产品的 创新以及由于其小型化和无线化的革命，智能可穿戴纺织品经历了重大变革， 使可穿戴服装私人化，可与人体相连并持续监控、收集和交流各种生理参数 吗，如温度、湿度、心率和活动检测，这样一个平台可能为快速增长的老龄 化社会所带来的超负荷医疗系统提供解决方案，同时可维持和鼓励所有人健 康和独立生活，而与时间和地点无关，然而，当前可穿戴服装技术仍面临着其他电子技术不需面对的挑战，如复杂且耗时的纺织品制造过程以及使用的 金属导电材料价格昂贵、不可生物降解和不稳定，除了电子和传感能力的标 准要求之外，还要求这种电子纺织品具有透气性、可清洗性、柔韧性、可穿 戴性且需要使用环境友好的生产制造工艺。

目前，在体育活动和麻醉期间，人体温度管理尽可能接近正常状态(常 温)是至关重要的，否则，体温过高(体温＞37℃)或体温过低(体温＜36℃) 可能会增加出血率、心脏不良事件、伤口感染概率和死亡率，导致住院时间 和费用增加，因此，连续式和非侵入式的检测患者的体温，以改善神经学结 果并降低死亡率非常重要，目前已有的几种技术和商业产品可用于检测体温， 然而，这些产品通常是刚性的，非柔性不可弯曲，主要基于金属基技术，且 涉及到的导电纺织品的制造工艺复杂，性能又差，因此，亟需制造工艺环保、 可穿戴和透气的基于纺织品温度传感器的导电材料，为此，我们提出一种可 穿戴石墨烯薄片纺织传感器的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可穿戴石墨烯薄片纺织传感器的制备方法， 以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可穿戴石墨烯薄片纺 织传感器的制备方法，包括如下步骤：

S1、使用改进的Hummers法和微流化技术分别制备氧化石墨烯；

S2、将氧化石墨烯加入到去离子水中并超声处理制备氧化石墨烯分散体， 将其转移到置于油浴中的圆底烧瓶中；

S3、将PVA和PSS聚合物加入到S2氧化石墨烯分散体中，通过剧烈搅拌 以形成稳定的分散体；

S4、将环境友好的还原剂L-抗坏血酸加入S3中，将氧化石墨烯还原为还 原氧化石墨烯，加入氨溶液调整pH，将混合物保持在封闭条件下，获得还原 氧化石墨烯的黑色分散体，洗涤，稀释；

S5、将已经洗涤漂白的棉纱用S4还原氧化石墨烯分散体浸覆，固化，使 用万用表测量电阻，多次循环涂布；

S6、使用计算机控制的电子平板编织技术制造可穿戴温度传感器，使用 数据采集技术和拉伸试验机进行石墨烯基针织传感器结构的机电表征。

优选的，S2中氧化石墨烯分散体的浓度为0.1-10mg/mL，超声时间为 5-60min。

优选的，S3中PVA：PSS范围为1：0～1：10。

优选的，S4中pH为9-10。

优选的，S4中封闭条件保持为12-72h。