一种宽压力响应范围的纤维型传感器及其制备方法与流程

本发明为电子纤维，具体为一种宽压力响应范围的纤维型传感器及其制备方法。

背景技术：

1、纺织品与电子器件相结合的电子织物，正随着科学技术的进步大量涌现出来。其中，压力传感纤维赋予电子织物压力信息感知能力，成为了自然用户界面关键组成部分。近年来，诸如涂覆，灌注，扭曲，纺丝，热拉伸，同轴挤出等微纳制造技术已经被用于功能纤维的设计中。已经报道了纤维型压力传感器，包括电容式、电阻式、压电式、摩擦电式。然而，纤维形压力传感器受制于其自身尺寸小、表面结构化困难、制造工艺有限等因素的影响，其敏感区域相对较小，传感器的结构较为简单，导致刺激响应灵敏度低且感应范围窄。因此，急需开发一种高灵敏宽范围响应的纤维型传感器，以实现高效、高体验度的人机交互。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种宽压力响应范围的纤维型传感器及其制备方法，纤维型传感器通过两个传感纤维间接触电阻和每一个传感纤维内部量子隧穿耦合效应实现宽至330kpa范围的压力响应。

2、本发明的一种宽压力响应范围的纤维型传感器，包括两个传感纤维，每一个传感纤维包括一个传感功能层和一个导电线。纤维型传感器是螺旋缠绕结构，使用一个传感纤维作为芯线，另一个传感纤维螺旋缠绕在芯线上形成。

3、进一步的，两个传感纤维的形态、结构、尺寸、制造工艺、材料相同。

4、进一步的，传感纤维由导电线和传感功能层组成，所述传感功能层为光固化树脂、离子液体和微刺球形导电填料三者混合物。

5、进一步的，微刺球形导电填料，其特征在于，微刺球形表面是类海胆状尖刺结构，所述微刺球形导电填料是镍球、银球、金球、碳球中的一种或多种。

6、进一步的，传感纤维直径为200微米-1毫米，传感功能层厚度为10微米-50微米。

7、本发明宽压力响应范围的纤维型传感器的制备方法，包括以下步骤：

8、步骤1，称取50-65份光固化树脂材料，10-15份离子液体材料，10-20份微刺球形导电填料，进行搅拌，形成均匀的光固化离子导电凝胶。

9、步骤2，将导电线插入中空硅橡胶管中通过注射器将光固化离子导电凝胶注入中空硅胶管中，在紫外光下固化后，机械剥离中空硅橡胶管以获得传感纤维。

10、步骤3，用一个传感纤维作为芯线，另一个传感纤维螺旋缠绕在芯线上形成纤维型传感器。

11、进一步的，步骤2中空硅橡胶管内部直径为200微米-1毫米。

12、进一步的，步骤2中导电线为银导电缝纫线、银丝线、金丝线、铜丝线中的一种。

13、进一步的，步骤1中具体为50份光固化树脂材料，10份离子液体材料，10份镍微刺球形导电填料。

14、进一步的，步骤1中具体为55份光固化树脂材，12份离子液体材料，12份金微刺球形导电填料。

15、进一步的，步骤1中具体为60份光固化树脂材，15份离子液体材料，15份银微刺球形导电填料。

16、进一步的，步骤1中具体为60份光固化树脂材，13份离子液体材料，20份镍微刺球形导电填料。

17、有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下显著的特点：

18、1.发明通过使用一个传感纤维作为芯线，另一个传感纤维螺旋缠绕在芯线上形成螺旋缠绕结构的纤维型传感器，此纤维型传感器在保证纤维形态的同时，可以增加压力的受力面积。

19、2.制备的传感功能层为光固化树脂、离子液体和微刺球形导电填料三者混合物，实现了压力敏感材料设计，离子液体提供整体导电性，微刺球形导电填料可以诱发量子隧穿效应。

20、3.宽压力响应范围的纤维型传感器，通过两个传感纤维间接触电阻和每一个传感纤维内部由微刺球形导电填料诱发的量子隧穿耦合效应实现宽范围的压力响应。

1.一种纤维型传感器，其特征在于，包括第一传感纤维和第二传感纤维；

2.根据权利要求1所述纤维型传感器，其特征在于，第一传感纤维和第二传感纤维的结构相同。

3.根据权利要求1或2所述纤维型传感器，其特征在于，第一传感纤维和第二传感纤维均包括有导电线和传感功能层，传感功能层包覆在导电线表面；

4.根据权利要求3所述纤维型传感器，其特征在于，传感纤维直径为200微米-1毫米，传感功能层厚度为10微米-50微米。

5.根据权利要求3所述纤维型传感器，其特征在于，微刺球形表面是类海胆状尖刺结构，所述微刺球形导电填料是镍球、银球、金球、碳球中的一种或多种。

6.一种如权利要求1所述纤维型传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述纤维型传感器的制备方法，其特征在于，步骤1中具体为50份光固化树脂材料，10份离子液体材料，10份镍微刺球形导电填料。

8.根据权利要求6所述纤维型传感器的制备方法，其特征在于，步骤1中具体为55份光固化树脂材，12份离子液体材料，12份金微刺球形导电填料。

9.根据权利要求6所述纤维型传感器的制备方法，其特征在于，步骤1中具体为60份光固化树脂材，15份离子液体材料，15份银微刺球形导电填料。

10.根据权利要求6所述纤维型传感器的制备方法，其特征在于，步骤1中具体为60份光固化树脂材，13份离子液体材料，20份镍微刺球形导电填料。