一种单根纱线温度传感器的制备方法

1.本发明涉及纱线温度传感器技术领域，具体涉及一种单根纱线温度传感器的制备方法。


背景技术：

2.人体温度的变化可以反映大量关于人体代谢或病理状态的生理信息。同时，环境温度的急剧变化或长期热暴露给人们带来了重大的健康威胁，特别是对孕妇、新生儿和老年人等群体。例如，怀孕期间暴露于高温可能会增加流产，早产或先天性心脏缺陷的风险。同时，由于孕期血液供应减少和体力活动减少，孕妇怀孕期间可能会存在下肢冰冷的情况。因此，对人体和氛围温度变化的持续和准确监测可以为未来复杂的健康诊断和高危人群的保护提供建议。
3.可穿戴电子织物产品具有灵活、舒适、轻便和透气的优点，可以连续和实时地监测人体生理信号的变化。基于单根纤维/线/纱线的温度传感器可直接用于电子织物的编织集成，然而，目前基于单根纱线的可穿戴温度传感器研究较少，且难以满足高灵敏度和分辨率的要求，为此本发明提出一种单根纱线温度传感器的制备方法。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本发明提供一种单根纱线温度传感器的制备方法，以解决上述的问题。
6.(二)技术方案
7.为实现上述所述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种单根纱线温度传感器的制备方法，包括以下步骤：
9.第一步：在载体上进行刻蚀，无需刻蚀的部分采用固体石蜡进行封装保护，使用溶液在载体上刻蚀出不同宽度的绝缘通道，刻蚀完成后，采用氯仿将石蜡溶解，清洗干净；
10.第二步：采用丙烯酸酯作为单体，采用aibn为引发剂，75摄氏度的聚合温度，聚合时间为12h，聚合完成后，将聚合溶液滴加到乙醇中，获得的温敏聚合物经过真空干燥，得到固体粉末状温敏聚合物；
11.第三步：将固体粉末状温敏聚合物与导电填料混合，然后利用溶剂进行混合，得到温敏浆料；
12.第四步：将温敏浆料涂覆在单根纱线刻蚀通道处，自然晾干；
13.第五步：采用pdms进行封装，将pdms前驱体溶液涂覆在温敏通道处，浸入到180度的硅油中5s中，快速固化，进而得到单根纱线温度传感器。
14.优选的，所述第一步中载体为镀银尼龙纱线，溶液使用0.1mol/l浓度的fecl3溶液。
15.优选的，所述第一步中绝缘通道宽度分别为0.1mm、0.2mm、0.5mm、1mm、2mm、以及
4mm。
16.优选的，所述第二步中丙烯酸酯为丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸十二酯和丙烯酸十八酯中的一种聚合或者两种共聚，其中两种共聚的比例为0％到100％变化。
17.优选的，所述第三步中导电填料为石墨烯、碳纳米管、过渡金属碳/氮化物、导电金属纳米粒子或者纳米线，溶剂为四氢呋喃。
18.优选的，所述第三步中导电填料和温敏聚合物的比例范围为20-50wt％。
19.(三)有益效果
20.与现有技术相比，本发明提供的根纱线温度传感器的制备方法，具备以下有益效果：
21.1、该单根纱线温度传感器的制备方法，具有极高的灵敏度，响应时间快速，循环稳定性好，耐弯折，具有很好的分辨率，可以监测到0.1摄氏度的轻微波动。
22.2、该单根纱线温度传感器的制备方法，单根纱线温度传感器可以通过改变单体配比和种类，实现对不同温度区间温度的检测。
23.3、该单根纱线温度传感器的制备方法，温度传感器采用单根纱线设计，可以很容易地实现传感器与织物的编织和集成。
附图说明
24.图1为本发明实施例不同石墨烯比例的温度传感曲线示意图；
25.图2为本发明实施例不同刻蚀宽度通道的温度传感器的传感曲线示意图；
26.图3为本发明实施例温度传感器的循环稳定示意图；
27.图4为本发明实施例温度传感器扫描示意图；
28.图5为本发明实施例温度传感器外观及编织到织物上的示意图。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.实施例
31.请参阅图1-5，本实施例提供的单根纱线温度传感器的制备方法，包括以下步骤：
32.1.采用镀银尼龙纱线为载体，使用0.1mol/l浓度的fecl3溶液，在镀银尼龙纱线上刻蚀出不同宽度(0.1，0.2，0.5，1，2，4mm宽度)的绝缘通道，无需刻蚀的部分采用固体石蜡进行封装保护，刻蚀完成后，采用氯仿将石蜡溶解，清洗干净。
33.2.温敏聚合物制备：采用丙烯酸酯作为单体，包括丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸十二酯和丙烯酸十八酯等，聚合过程采用aibn为引发剂，75摄氏度的聚合温度，单体采用上述丙烯酸酯中的一种聚合或者两种共聚，其中两种单体的比例为0％到100％变化。聚合时间为12h,聚合完成后，将聚合溶液滴加到乙醇中，获得的温敏聚合物经过真空干燥，得到固体粉末。
34.3.将上述聚合物或者共聚物与石墨烯、碳纳米管、过渡金属碳/氮化物、导电金属
纳米粒子或者纳米线混合，采用四氢呋喃为溶剂，得到温敏浆料，其中导电填料和温敏聚合物的比例可调，范围从20-50wt％。
35.4.将温敏浆料涂覆在单根纱线刻蚀通道处，自然晾干，可以改变涂覆的厚度改变初始导电性。
36.5.采用pdms进行封装，将pdms前驱体溶液涂覆在温敏通道处，浸入到180度的硅油中5s中，快速固化。进而得到单根纱线温度传感器。
37.参阅图1，不同石墨烯比例的温度传感曲线，导电填料为石墨烯时，石墨烯比例越低，电阻越大。
38.参阅图2，不同刻蚀宽度通道的温度传感器的传感曲线，综上可知刻蚀宽度越宽，电阻越大。
39.参阅图3，可知，本方案的稳定性，循环稳定，始终在三摄氏度至三十五与二十五摄氏度之间进行循环。
40.本发明上述实施例制备的单根纱线温度传感器，具有极高的灵敏度，响应时间快速，循环稳定性好，耐弯折，具有很好的分辨率，可以监测到0.1摄氏度的轻微波动。
41.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。


技术特征：
1.一种单根纱线温度传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步：在载体上进行刻蚀，无需刻蚀的部分采用固体石蜡进行封装保护，使用溶液在载体上刻蚀出不同宽度的绝缘通道，刻蚀完成后，采用氯仿将石蜡溶解，清洗干净；第二步：采用丙烯酸酯作为单体，采用aibn为引发剂，75摄氏度的聚合温度，聚合时间为12h，聚合完成后，将聚合溶液滴加到乙醇中，获得的温敏聚合物经过真空干燥，得到固体粉末状温敏聚合物；第三步：将固体粉末状温敏聚合物与导电填料混合，然后利用溶剂进行混合，得到温敏浆料；第四步：将温敏浆料涂覆在单根纱线刻蚀通道处，自然晾干；第五步：采用pdms进行封装，将pdms前驱体溶液涂覆在温敏通道处，浸入到180度的硅油中5s中，快速固化，进而得到单根纱线温度传感器。2.根据权利要求1所述的单根纱线温度传感器的制备方法，其特征在于：所述第一步中载体为镀银尼龙纱线，溶液使用0.1mol/l浓度的fecl3溶液。3.根据权利要求1所述的单根纱线温度传感器的制备方法，其特征在于：所述第一步中绝缘通道宽度分别为0.1mm、0.2mm、0.5mm、1mm、2mm、以及4mm。4.根据权利要求1所述的单根纱线温度传感器的制备方法，其特征在于：所述第二步中丙烯酸酯为丙烯酸丁酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸十二酯和丙烯酸十八酯中的一种聚合或者两种共聚，其中两种共聚的比例为0％到100％变化。5.根据权利要求1所述的单根纱线温度传感器的制备方法，其特征在于：所述第三步中导电填料为石墨烯、碳纳米管、过渡金属碳/氮化物、导电金属纳米粒子或者纳米线，溶剂为四氢呋喃。6.根据权利要求1所述的单根纱线温度传感器的制备方法，其特征在于：所述第三步中导电填料和温敏聚合物的比例范围为20-50wt％。

技术总结
本发明涉及纱线温度传感器领域，公开了一种单根纱线温度传感器的制备方法，包括以下步骤：第一步：在载体上进行刻蚀，无需刻蚀的部分采用固体石蜡进行封装保护，使用溶液在载体上刻蚀出不同宽度的绝缘通道，刻蚀完成后，采用氯仿将石蜡溶解，清洗干净；第二步：采用丙烯酸酯作为单体，采用AIBN为引发剂，75摄氏度的聚合温度，聚合时间为12h，聚合完成后，将聚合溶液滴加到乙醇中，获得的温敏聚合物经过真空干燥，得到固体粉末状温敏聚合物。本发明制备的单根纱线温度传感器，具有极高的灵敏度，响应时间快速，循环稳定性好，耐弯折，具有很好的分辨率，可以监测到0.1摄氏度的轻微波动。可以监测到0.1摄氏度的轻微波动。可以监测到0.1摄氏度的轻微波动。


技术研发人员：宋忠乾 牛利 李伟燕 包宇 马英明
受保护的技术使用者：广州大学
技术研发日：2022.06.23
技术公布日：2022/11/11