一种制备可拉伸呼吸探测材料的方法与流程

本发明属于柔性呼吸传感器材料的制备方法及工艺领域，更具体的，涉及一种预拉伸释放制备可拉伸呼吸探测材料的方法。

背景技术：

可穿戴式人体呼吸状态监测的设计和开发在最近几年里引来了众多的关注，主要是由于医疗成本增加以及微型可穿戴传感器、智能纺织品、微电子学、和无线通信等科学技术进步的推动，使得戴式人体呼吸状态监测系统可对穿戴者的日常活动的影响降到最低，以期实现低生理、心理负荷下的个人健康管理和对病人健康状况实时监护，比如早期预报睡眠呼吸暂停低通气综合症等。因此可以极早预防各种并发症的发生，提高患者的存活率。可穿戴监测技术为实时监测睡眠呼吸暂停低通气综合征病人的呼吸状态提供了一种简便方法。然而，目前医疗及健康探测系统中应用于呼吸监测传感器的材料通常成本较高，制备过程复杂，难以实现批量化生产。

因此，开发新型工艺来制备具有良好可拉伸性的低成本呼吸探测材料具有重要的实际意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种简易的制备可拉伸呼吸探测材料的预拉伸释放方法，用于解决现有材料成本较高，制备过程复杂，难以实现批量化生产等技术问题。

本发明提供的可拉伸呼吸探测材料的方法，技术方案为

一种制备可拉伸呼吸探测材料的方法，包括如下步骤：

(1)将粘性可拉伸橡胶衬底进行一定程度的预拉伸；

(2)将丁腈橡胶膜直接粘贴在预拉伸的粘性可拉伸橡胶衬底上；粘性可拉伸橡胶衬底本身具有很高的粘性，此过程粘结剂不是必备材料；

(3)释放预拉伸应力，形成褶皱的丁腈橡胶膜，得到可拉伸呼吸探测材料。

优选地，所述可拉伸橡胶衬底预拉伸率为未拉伸时原长的100％～500％。

优选地，所述粘性可拉伸橡胶衬底为可拉伸超高粘性胶带VHB。

本发明所制备的可拉伸呼吸探测材料的探测机制在于呼吸中的水气在褶皱的丁腈橡胶膜表面形成水分子膜的瞬时导电作用——呼气时水分子凝结成膜使得电极间的电阻降低(电流上升)，呼气停止后水分子膜瞬间挥发并使得电极间的电阻增大(电流下降)，因此可以根据电阻变化引发的电流变化来探测呼吸；同时由于褶皱所引发的毛细作用，可以使材料分辨出呼吸的强弱；由于所选衬底可拉伸，因此探测材料具有良好的可拉伸性；同时原材料成本低廉，制备工艺简便，因此还具有成本低的特点。

本发明的有益效果是：通过简单易行的预拉伸-粘贴-释放工艺步骤，可以制备出一种具有可拉伸呼吸探测材料，与目前的制备工艺相比，该技术具有简单易行的制备工艺、极短的工艺周期、以及较低的成本。该方法不需要复杂的工艺步骤以及繁多的辅助材料，仅需要将丁腈橡胶膜粘贴在预拉伸的粘性可拉伸橡胶衬底上，并释放预拉伸应力(形成褶皱的丁腈橡胶膜)，即可制备出可拉伸呼吸探测材料，与目前常见的制备方法相比，具有极其优异的工艺便利性。并且与目前常见的探测呼吸的半导体材料不同，该绝缘材料具有极佳的稳定性。

附图说明

图1为实例2-4所制备的可拉伸呼吸探测材料的形貌照片；图2为实例2-4所制备的可拉伸呼吸传感器的探测信号。

各图中可以看到丁腈橡胶膜褶皱的形成，图中标尺为1mm。

图1(a)是实例1的微观形貌；图1(b)是实例2微观形貌；图1(c)实例3微观形貌；图2(a)是实例1拉伸呼吸探测材料性能；图2(b)是实例2拉伸呼吸探测材料性能；图2(c)是实例3拉伸呼吸探测材料性能。

具体实施方式

下面通过借助实施例更加详细地说明本发明，但以下实施例仅是说明性的，本发明的保护范围并不受这些实施例的限制。

本发明实例提供的一种制备可拉伸呼吸探测材料的方法，其具体实施步骤为：

(一)预拉伸：粘性橡胶VHB衬底进行一定程度的预拉伸。

预拉伸范围为100％～500％。

(二)粘贴：将丁腈橡胶膜粘贴在(一)中的VHB衬底上。

(三)释放：将(二)中的VHB衬底的应变释放(形成褶皱的丁腈橡胶膜)，获得拉伸呼吸探测材料。

实例：

实例1

步骤1，配料：预拉伸：粘性橡胶VHB衬底进行300％的预拉伸。

步骤2，粘贴：将丁腈橡胶膜粘贴在步骤1中的VHB衬底上。

步骤3，释放：将步骤2中的VHB衬底的应变释放(形成褶皱的丁腈橡胶膜)，获得拉伸呼吸探测材料。微观形貌如图1(a)所示。

采用数字电流表测试电流信号随时间的变化，获得拉伸呼吸探测材料性能如图2(a)所示(前30秒为弱呼吸对应的信号，后30秒为强呼吸对应的信号)。与现有技术或方法相比，本实例在工艺更简便(没有涉及高温高压等苛刻环境、也没有发生任何化学反应等)、原材料成本更低廉(没有使用现有技术和方法通常涉及的纳米材料、贵金属材料、复杂化合物材料等) 的条件下，可以完成对呼吸的探测，具有显著的成本和工艺优势。

实例2

步骤1，配料：预拉伸：粘性橡胶VHB衬底进行200％的预拉伸。

步骤2，粘贴：将丁腈橡胶膜粘贴在步骤1中的VHB衬底上。

步骤3，释放：将步骤2中的VHB衬底的应变释放(形成褶皱的丁腈橡胶膜)，获得拉伸呼吸探测材料。微观形貌如图1(b)所示。

采用数字电流表测试电流信号随时间的变化，获得拉伸呼吸探测材料性能如图2(b)所示(前30秒为弱呼吸对应的信号，后30秒为强呼吸对应的信号)。与现有技术或方法相比，本实例在工艺更简便(没有涉及高温高压等苛刻环境、也没有发生任何化学反应等)、原材料成本更低廉(没有使用现有技术和方法通常涉及的纳米材料、贵金属材料、复杂化合物材料等)的条件下，可以完成对呼吸的探测，具有显著的成本和工艺优势。

实例3

步骤1，配料：预拉伸：粘性橡胶VHB衬底进行500％的预拉伸。

步骤2，粘贴：将丁腈橡胶膜粘贴在步骤1中的VHB衬底上。

步骤3，释放：将步骤2中的VHB衬底的应变释放(形成褶皱的丁腈橡胶膜)，获得拉伸呼吸探测材料。微观形貌如图1(c)所示。

采用数字电流表测试电流信号随时间的变化，获得拉伸呼吸探测材料性能如图2(c)所示(前30秒为弱呼吸对应的信号，后30秒为强呼吸对应的信号)。与现有技术或方法相比，本实例在工艺更简便(没有涉及高温高压等苛刻环境、也没有发生任何化学反应等)、原材料成本更低廉(没有使用现有技术和方法通常涉及的纳米材料、贵金属材料、复杂化合物材料等)的条件下，可以完成对呼吸的探测，具有显著的成本和工艺优势。

实例4

步骤1，配料：预拉伸：粘性橡胶VHB衬底进行100％的预拉伸。

步骤2，粘贴：将丁腈橡胶膜粘贴在步骤1中的VHB衬底上。

步骤3，释放：将步骤2中的VHB衬底的应变释放(形成褶皱的丁腈橡胶膜)，获得拉伸呼吸探测材料。

采用数字电流表测试电流信号随时间的变化，获得拉伸呼吸探测材料虽然可以探测呼吸的次数，但难以辨别不同强度的呼吸。

以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。