【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于材料和電子信息，尤其是一種壓力傳感器、基于其的足底三點式壓力傳感智能鞋墊、方法和應用。
技術介紹
1、隨著生活質量的不斷提高，人們越來越重視對運動健康狀態的監測，不健康不科學的運動方式往往都會對身體機能造成損害，長此以往不斷累積形成疾病，對人們的身體健康造成困擾。足底壓力分布狀態作為人體重要的生物信號之一，其可以反應人體運動健康狀態的諸多信息。因此，通過檢測各種運動狀態下的足底壓力分布狀態是實現運動健康監測的一種非常有效的方法。通過足底壓力分布監測可有助于預防足外翻、跟腱炎、足底筋膜炎以及糖尿足等足部疾病。傳統的足底壓力分布監測需要連接大型的醫療設備，造價昂貴，限制了使用者的活動范圍，也不利于居家日常使用；且傳統的壓力傳感器多是以陶瓷、硅或金屬等剛性材料作為基底，這種剛性基底的電子器件無法彎折，極大地限制了其在人體檢測方面的應用。因此，開發一種基于柔性基底壓力傳感器的足底壓力傳感裝置成為研究新熱點。
2、壓敏材料是壓力傳感器的核心組成部分，很大程度上決定了壓力傳感器的性能。納米導電水凝膠作為一種柔性的導電有機材料，對壓力的變化具有極好的線性度，是出色的柔性壓敏材料之一。聚丙烯酰胺(pam)作為一種出色的聚合物材料，豐富的親水基團賦予了其優秀的親水特性，且其制備方法簡單、成本較低，是水凝膠優異的非導電聚合物基質。此外，黃原膠(xg)作為一種有序剛性雙螺旋鏈結構的生物相容性天然多糖，與pam結合可以形成半互穿網絡結構，大大增強水凝膠的力學性能。同時，li/al-ldh因其表面富含金屬離子，可以與pam和xg
3、目前，現有技術中的壓力傳感器具有如下缺陷：
4、1、現有的壓力傳感器多是以陶瓷、硅或金屬等剛性材料作為基底，這種剛性基底的無法彎折，不具備柔性，在不同器件集成上形狀適應性差。
5、2、目前水凝膠壓力傳感器長期暴露在干燥環境下或經長期使用后，通常會引起傳感器壓敏材料上水分的流失導致器件退化或失效。
6、3、目前市面常見的足底壓力分布監測設備具有使用范圍受限，靈敏度差，集成性不高的缺點。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于克服現有技術中的不足之處，提供一種壓力傳感器、基于其的足底三點式壓力傳感智能鞋墊、方法和應用。
2、本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：
3、一種基于li/al-ldh增強聚丙烯酰胺/黃原膠雙網絡納米導電水凝膠(pxl)的壓力傳感器，包括如下步驟：
4、步驟1、將licl、alcl3和尿素溶解在去離子水中，機械攪拌后待其完全溶解，得到li/al-ldh前驅液；
5、步驟2、將li/al-ldh前驅液置于回流裝置之中進行回流，使用紅色激光筆照射溶液以跟蹤反應進程，在溶液的廷德爾效應消失之前結束反應，得到li/al-ldh溶液；
6、步驟3、將新鮮制備的具有廷德爾效應的li/al-ldh溶液和去離子水加入燒杯中，然后向其中緩慢加入丙烯酰胺am單體和黃原膠xg粉末，磁力攪拌后在冰水浴中進行超聲處理以除去氣泡，得到微乳狀粘性液體；
7、步驟4、加入光引發劑2-羥基-4'-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮(irgacure?2959)和交聯劑n,n-亞甲基雙丙烯酰胺mba，混合后磁力攪拌均勻，得到pxl水凝膠前驅液；
8、步驟5、將pxl水凝膠前驅液快速轉移到聚四氟乙烯(ptfe)模具中，在紫外光照射下原位聚合得到pxl納米導電水凝膠；
9、步驟6、將聚二甲基硅氧烷(pdms)的a膠和b膠混合，機械攪拌均勻后，超聲去除氣泡，得到pdms前驅液；
10、步驟7、將pdms前驅液倒入聚四氟乙烯(ptfe)模具中，然后放入真空烘箱，高溫固化后，得到pdms薄膜；
11、步驟8、將制備的pdms薄膜裁剪成正方形，然后與pxl納米導電水凝膠進行組裝，組裝好后將導線固定在兩端實現電連通，最終得到基于pxl納米導電水凝膠的三明治夾層結構的壓力傳感器。
12、進一步地，步驟1中加入的licl：alcl3：尿素：去離子水的比例g：g：g：ml為1：3.2：14.4：50，其中alcl3最后在通風櫥中緩慢加入，機械攪拌15min，得到li/al-ldh前驅液；
13、或者，步驟2中回流裝置的溫度控制在97℃。
14、進一步地，步驟3中加入的具有廷德爾效應的li/al-ldh溶液和去離子水的總體積與丙烯酰胺的比例ml：g為20：3，丙烯酰胺：黃原膠的比例g：g為3：0.15；磁力攪拌6h；冰水浴溫度為0℃，超聲頻率為10khz處理10min去除氣泡，得到微乳狀粘性液體。通過控制li/al-ldh溶液的量，可得到不同li/al-ldh含量的pxln(n是水凝膠中li/al-ldh的質量分數，3.33、6.67、13.33、16.67％)納米導電水凝膠。
15、進一步地，步驟4中加入的2-羥基-4'-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮：n,n-亞甲基雙丙烯酰胺：丙烯酰胺的比例mg：mg：g為9：2.4：3；磁力攪拌1h，得到pxln水凝膠前驅液。
16、進一步地，步驟5中將pxln水凝膠前驅液快速轉移到聚四氟乙烯模具后，要用載玻片蓋緊密封隔絕氧氣；在功率為20w、波長為365nm的紫外燈下照射30min，原位聚合得到pxln納米導電水凝膠；其形狀是直徑為25mm，高度為5mm的圓柱形水凝膠。
17、進一步地，步驟6中聚二甲基硅氧烷(pdms)的a膠和b膠的體積比例為10：1，其中，a膠是二甲基硅氧烷，b膠是交聯劑和促進劑；機械攪拌2h；超聲頻率為10khz處理30min去除氣泡，得到pdms前驅液；
18、或者，步驟7中真空烘箱的溫度控制為50℃，高溫固化12h，得到pdms薄膜。
19、進一步地，步驟8中裁剪后的pdms薄膜的尺寸為3cm×3cm的正方形；三明治夾層結構以pdms薄膜作為上下介電層、pxln納米導電水凝膠作為中心傳感層，然后兩端連接導線，最終得到pxln壓力傳感器。
20、如上所述的壓力傳感器在足底三點式壓力傳感智能鞋墊中的應用。
21、利用如上所述的壓力傳感器制得的足底三點式壓力傳感智能鞋墊，所述足底三點式壓力傳感智能鞋墊的組裝方法包括如下步驟：
22、通過設計銅導線電路與pxln水凝膠進行組裝，再用pet作為基材、eva作為粘合劑的塑封膜進行塑封成為鞋墊；然后通過導線與ad轉換器、單片機、藍牙模塊、穩壓模塊本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于Li/Al-LDH增強聚丙烯酰胺/黃原膠雙網絡納米導電水凝膠的壓力傳感器，其特征在于：包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的壓力傳感器，其特征在于：步驟1中加入的LiCl：AlCl3：尿素：去離子水的比例g：g：g：mL為1：3.2：14.4：50，其中AlCl3最后在通風櫥中緩慢加入，機械攪拌15min，得到Li/Al-LDH前驅液；
3.根據權利要求1所述的壓力傳感器，其特征在于：步驟3中加入的具有廷德爾效應的Li/Al-LDH溶液和去離子水的總體積與丙烯酰胺的比例mL：g為20：3，丙烯酰胺：黃原膠的比例g：g為3：0.15；磁力攪拌6h；冰水浴溫度為0℃，超聲頻率為10kHz處理10min去除氣泡，得到微乳狀粘性液體。
4.根據權利要求1所述的壓力傳感器，其特征在于：步驟4中加入的2-羥基-4'-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮：N,N-亞甲基雙丙烯酰胺：丙烯酰胺的比例mg：mg：g為9：2.4：3；磁力攪拌1h，得到PXLn水凝膠前驅液。
5.根據權利要求1所述的壓力傳感器，其特征在于：步驟5中將PXLn水凝
6.根據權利要求1所述的壓力傳感器，其特征在于：步驟6中聚二甲基硅氧烷(PDMS)的A膠和B膠的體積比例為10：1，其中，A膠是二甲基硅氧烷，B膠是交聯劑和促進劑；機械攪拌2h；超聲頻率為10kHz處理30min去除氣泡，得到PDMS前驅液；
7.根據權利要求1至6任一項所述的壓力傳感器，其特征在于：步驟8中裁剪后的PDMS薄膜的尺寸為3cm×3cm的正方形；三明治夾層結構以PDMS薄膜作為上下介電層、PXLn納米導電水凝膠作為中心傳感層，然后兩端連接導線，最終得到PXLn壓力傳感器。
8.如權利要求1至7任一項所述的壓力傳感器在足底三點式壓力傳感智能鞋墊中的應用。
9.利用如權利要求1至7任一項所述的壓力傳感器制得的足底三點式壓力傳感智能鞋墊，其特征在于：所述足底三點式壓力傳感智能鞋墊的組裝方法包括如下步驟：
10.如權利要求9所述的足底三點式壓力傳感智能鞋墊的功能APP，其特征在于：所述功能APP能夠通過手機實時監測使用者的足底壓力分布狀態，對使用者的運動健康進行評估，進而實現疾病預防。
...【技術特征摘要】
1.一種基于li/al-ldh增強聚丙烯酰胺/黃原膠雙網絡納米導電水凝膠的壓力傳感器，其特征在于：包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的壓力傳感器，其特征在于：步驟1中加入的licl：alcl3：尿素：去離子水的比例g：g：g：ml為1：3.2：14.4：50，其中alcl3最后在通風櫥中緩慢加入，機械攪拌15min，得到li/al-ldh前驅液；
3.根據權利要求1所述的壓力傳感器，其特征在于：步驟3中加入的具有廷德爾效應的li/al-ldh溶液和去離子水的總體積與丙烯酰胺的比例ml：g為20：3，丙烯酰胺：黃原膠的比例g：g為3：0.15；磁力攪拌6h；冰水浴溫度為0℃，超聲頻率為10khz處理10min去除氣泡，得到微乳狀粘性液體。
4.根據權利要求1所述的壓力傳感器，其特征在于：步驟4中加入的2-羥基-4'-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮：n,n-亞甲基雙丙烯酰胺：丙烯酰胺的比例mg：mg：g為9：2.4：3；磁力攪拌1h，得到pxln水凝膠前驅液。
5.根據權利要求1所述的壓力傳感器，其特征在于：步驟5中將pxln水凝膠前驅液快速轉移到聚四氟乙烯模具后，要用載玻片蓋緊密封隔絕氧氣；在功率為20w、波長為365...
【專利技術屬性】
技術研發人員：胡智瑋，鄭勇，韋會鴿，萬同，郭耀輝，楊翼舟，
申請(專利權)人：天津科技大學，
類型：發明
國別省市：
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