[发明专利]一种纤维状的柔性固态银/氯化银参比电极及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种纤维状的柔性固态银/氯化银参比电极及其制备方法和应用，涉及柔性传感器领域，所述参比电极包括柔性纤维状的导电基底、设置在所述柔性纤维状的导电基底上的银/氯化银层、涂覆在所述银/氯化银层表面的固体电解质层、设置在所述固体电解质层表面的阳离子交换膜层。本发明的参比电极易制备、成本低，在保有高稳定性的同时，兼具纤维的柔性，弯曲能力强，可以轻易编入织物，与纤维状的生物电极组成传感系统。

技术领域

本发明涉及柔性传感器领域，尤其涉及种纤维状的柔性纤维状固态银/氯化银参比电极及其制备方法和应用。

背景技术

实时便捷的身体状况监测在全民健康和医疗中的需求日益增多，其中，使用电化学方法检测各类体液(如血液、汗液、唾液、尿液、泪液等)中的电解质和代谢物因其成本低、精度高而引起了广泛重视。相应地，可以在溶液中提供稳定电位的参比电极作为电化学检测中的重要一环也必须符合柔性、便携、易制备、易集成的特点。此外，将传感器织入衣物可以实现对体液的良好接触，进而达到非侵入式检测的要求。

传统的用于生物传感器的参比电极是带有玻璃套管、银/氯化银芯棒、氯化钾内充液、多孔陶瓷膜的液接式参比电极，这种大体积、难集成的参比电极显然不符合实际应用的需求。如专利CN107941876A、专利CN210155069U等所示，为了使参比电极的制作工艺兼容于微纳加工方法，从而实现整个传感器的微型化，人们对液接式参比电极的制备工艺进行了许多改进，但是整个电极结构仍然是刚性的，无法满足可穿戴设备使用。因此，固态参比电极作为一种新型参比电极的形态被引入进来，如专利CN106596682B所示，由于摆脱了内充液的限制，参比电极的微型化和可集成型得到了很大提升。但是其不能满足织入衣物以实现对体液的良好接触，进而达到非侵入式检测的要求。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种可靠稳定的纤维状的柔性固态银/氯化银参比电极及其制备方法和应用。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何制备一种柔性、便携并可以织入衣物的参比电极。

为实现上述目的，本发明提供了一种纤维状的柔性固态银/氯化银参比电极，所述参比电极包括柔性纤维状的导电基底、设置在所述柔性纤维状的导电基底上的银/氯化银层、涂覆在所述银/氯化银层表面的固体电解质层、设置在所述固体电解质层表面的阳离子交换膜层。

进一步地，所述柔性纤维状的导电基底为碳纤维、碳纳米管纤维、石墨烯纤维、金属丝、修饰有导电材料的聚合物纤维或纱线中的一种。

进一步地，所述固体电解质层为掺有饱和氯盐的聚合物材料，所述聚合物材料为聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯(PU)中的一种。

进一步地，所述阳离子交换膜层，是Nafion或其他阳离子交换材料中的一种。

进一步地，所述固体电解质层的厚度为10-500μm。

进一步地，所述阳离子交换膜层的厚度为10-500nm。

进一步地，通过所述纤维状的柔性固态银/氯化银参比电极表面裸露的导电部分与外部电路连接。

一种纤维状的柔性固态银/氯化银参比电极的制备方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1、采用电化学沉积的方法在所述柔性纤维状的导电基底上沉积银层，得到柔性纤维状的导电基底/银电极；

步骤2、采用电化学氯化的方法将所述柔性纤维状的导电基底/银电极表面的银部分转化为氯化银层，得到柔性纤维状的导电基底/银/氯化银电极；

步骤3、将所述柔性纤维状的导电基底/银/氯化银电极在惰性气氛下烧结1小时，温度为400℃，得到烧结过的电极；