【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于傳感器技術與材料科學領域，具體地，涉及一種干性自粘附柔性電容式壓力傳感器的制備方法及應用。
技術介紹
1、隨著可穿戴設備和智能傳感技術的飛速發展，對于高性能、舒適度高的柔性傳感器需求日益增加。然而，柔性傳感器佩戴大多依賴于外部膠水或膠帶，這不僅增加了用戶的不適感，還可能引發皮膚過敏反應。現階段不同界面粘附機制如范德華力、吸力粘附、分子間鍵合等被用于界面粘附，在粗糙、不規則和易變形的表面上具有堅固、耐用和保形的界面附著特性。上述策略仍存在一定的局限性，包括化學合成修飾以及微結構界面的制備工藝復雜，模量修正在潮濕和重復使用條件下的性能較差和厚度減薄的機械強度差。此外，對于追求長時間佩戴的可穿戴設備而言，良好的透氣性是保障皮膚健康、避免刺激與不良反應的關鍵。透氣設計有助于汗液蒸發，維持皮膚的干爽舒適，而當前眾多可穿戴傳感器因采用致密薄膜基材，透氣性欠佳，極大影響了佩戴舒適度，加之其生產工藝繁瑣，進一步制約了技術的廣泛應用與普及。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種干性自粘附柔性電容式壓力傳感器的制備方法及應用，以解決上述問題。
2、為實現上述目的，本專利技術采用以下技術方案：
3、一種干性自粘附柔性電容式壓力傳感器的制備方法，包括：
4、用有機溶劑溶解聚合物，得到靜電紡絲前驅液；
5、通過靜電紡絲前驅液進行同壓共軛靜電紡絲，得到自粘附復合納米纖維膜；通過靜電紡絲得到納米纖維膜；
6、使用得到的自粘附復合
7、將得到的封裝層、柔性電極按照電容式結構組裝，并引出導線，使用鏤空掩模版對組裝后的結構進行定位，通過中空熱壓技術完成封裝。
8、進一步的，所述用有機溶劑溶解聚合物，得到靜電紡絲前驅液，包括：通過有機溶劑溶解至少兩種聚合物，所述聚合物選自具有生物相容性的熱塑性聚氨酯和水溶性膠粘劑聚乙烯醇。
9、進一步的，所述通過靜電紡絲前驅液進行同壓共軛靜電紡絲，得到自粘附復合納米纖維膜，包括：
10、同壓共軛靜電紡絲為雙針頭共紡技術，其中一針頭負責基礎骨架聚合物溶液的紡絲，另一針頭則具有水溶性膠粘劑溶液的紡絲。
11、進一步的，調控電壓為14-20?kv，水溶性膠粘劑溶液的紡絲推進速度為0.2-0.6ml/h，基礎骨架聚合物溶液的紡絲推進速度為0.15-0.9?ml/h，接收距離為13-17?cm，形成具有粘附力的復合納米纖維膜。
12、進一步的，對得到的復合納米纖維膜進行干燥處理，干燥溫度控制在50℃至70℃范圍內，完成自粘附復合納米纖維膜的制備。
13、進一步的，鏤空掩模版的鏤空圖形為縮放的柔性電極，縮放比例為0.9；掩模版的材料為硅橡膠彈性體聚二甲基硅氧烷。
14、進一步的，中空熱壓技術具體過程為通過平板硫化機在設定條件下，將組裝好層級結構分離的傳感器置于鏤空掩模版內，通過控制的加熱溫度與加壓時間，促使各層納米纖維除鏤空面積外得以均勻緊密融合塑形，形成干性自粘附柔性電容式壓力傳感器。
15、進一步的，設定條件為：溫度55-75℃，壓力2-3?mpa。
16、一種傳感器，通過所述的一種干性自粘附柔性電容式壓力傳感器的制備方法制得。
17、一種傳感器的應用，用于醫療健康監測、運動性能分析和人機交互。
18、與現有技術相比，本專利技術有以下技術效果：
19、本專利技術通過特定的聚合物選擇和靜電紡絲技術，制得的自粘附復合納米纖維膜能夠直接粘附于皮膚或其他復雜表面，無需額外的粘合劑。這顯著提高了用戶的舒適度和使用便利性，特別是在需要長時間佩戴或頻繁更換傳感器的應用場景中。
20、全纖維的優化設計確保了傳感器具有良好的透氣性能。這有助于汗液蒸發，減輕長時間佩戴時可能產生的不適感，如悶熱、潮濕等。對于需要長時間監測生理參數的應用，如運動健康監測、醫療監護等，這一特性尤為重要。
21、相較于傳統方法，本專利技術通過靜電紡絲、真空抽濾碳納米管制備柔性電極以及中空熱壓技術等步驟，簡化了傳感器的制備流程。這不僅提高了生產效率，還降低了生產成本，使得傳感器更具市場競爭力。
22、使用鏤空掩模版對組裝后的結構進行定位，并通過中空熱壓技術完成封裝，確保了電容式結構的精確性和穩定性。這有助于提高傳感器的測量精度和可靠性，滿足各種應用場景的需求。
23、聚合物選自具有生物相容性的熱塑性聚氨酯和水溶性膠粘劑聚乙烯醇，確保了傳感器在接觸皮膚時的安全性和舒適性。這對于醫療監護、人體健康監測等需要直接接觸皮膚的應用場景至關重要。
24、鏤空掩模版的鏤空圖形為縮放的柔性電極，使得傳感器可以根據實際需求進行縮放和調整。同時，柔性電極和自粘附復合納米纖維膜的設計使得傳感器具有良好的靈活性和適應性，能夠貼合各種復雜表面。
25、綜上所述，本專利技術的干性自粘附柔性電容式壓力傳感器在自粘附特性、透氣性能、制備流程與成本、電容式結構設計與定位精度、材料選擇與生物相容性以及可縮放性與靈活性等方面均表現出顯著的技術效果。這些優勢使得該傳感器在醫療監護、人體健康監測、運動健康監測等領域具有廣泛的應用前景。
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1.一種干性自粘附柔性電容式壓力傳感器的制備方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種干性自粘附柔性電容式壓力傳感器的制備方法，其特征在于，所述用有機溶劑溶解聚合物，得到靜電紡絲前驅液，包括：通過有機溶劑溶解至少兩種聚合物，所述聚合物選自具有生物相容性的熱塑性聚氨酯和水溶性膠粘劑聚乙烯醇。
3.根據權利要求1所述的一種干性自粘附柔性電容式壓力傳感器的制備方法，其特征在于，所述通過靜電紡絲前驅液進行同壓共軛靜電紡絲，得到自粘附復合納米纖維膜，包括：
4.?根據權利要求3所述的一種干性自粘附柔性電容式壓力傳感器的制備方法，其特征在于，調控電壓為14-20?kV，水溶性膠粘劑溶液的紡絲推進速度為0.2-0.6?mL/h，基礎骨架聚合物溶液的紡絲推進速度為0.15-0.9?mL/h，接收距離為13-17?cm，形成具有粘附力的復合納米纖維膜。
5.根據權利要求3所述的一種干性自粘附柔性電容式壓力傳感器的制備方法，其特征在于，對得到的復合納米纖維膜進行干燥處理，干燥溫度控制在50℃至70℃范圍內，完成自粘附復合納米纖維膜的制備。<...
【技術特征摘要】
1.一種干性自粘附柔性電容式壓力傳感器的制備方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的一種干性自粘附柔性電容式壓力傳感器的制備方法，其特征在于，所述用有機溶劑溶解聚合物，得到靜電紡絲前驅液，包括：通過有機溶劑溶解至少兩種聚合物，所述聚合物選自具有生物相容性的熱塑性聚氨酯和水溶性膠粘劑聚乙烯醇。
3.根據權利要求1所述的一種干性自粘附柔性電容式壓力傳感器的制備方法，其特征在于，所述通過靜電紡絲前驅液進行同壓共軛靜電紡絲，得到自粘附復合納米纖維膜，包括：
4.?根據權利要求3所述的一種干性自粘附柔性電容式壓力傳感器的制備方法，其特征在于，調控電壓為14-20?kv，水溶性膠粘劑溶液的紡絲推進速度為0.2-0.6?ml/h，基礎骨架聚合物溶液的紡絲推進速度為0.15-0.9?ml/h，接收距離為13-17?cm，形成具有粘附力的復合納米纖維膜。
5.根據權利要求3所述的一種干性自粘附柔性電容式壓力傳感器的制備方法，其特征在于，對得到的復合納米纖維膜進行干燥處理，干燥溫度控制在...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張潔，王云飛，李長江，余昊澄，劉明，陳小明，任巍，張曉慧，
申請(專利權)人：西安交通大學，
類型：發明
國別省市：
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