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拉力传感纤维、纱线、织物及拉力传感纤维制备方法

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2023-10-16 14:00:20

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 王正伦 | 2023-10-16 14:00:20

一种拉力传感纤维,其特征在于,包括拉力感知层,所述拉力感知层包括聚合物材料和导电材料,以在所述拉力感知层中所占的质量百分比计,所述导电材料为8%-15%,所述聚合物材料为85%-92%;所述聚合物材料为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物;所述导电材料为石墨烯和Mxene,且所述石墨烯与Mxene的质量比为1:2.5;所述拉力感知层内设置有至少一个导电芯层,所述导电芯层包括电极材料,所述电极材料选自金属丝、金属纱线或液态金属;所述拉力传感纤维的制备方法,包括如下步骤:制备拉力感知复合母料;将所述拉力感知复合母料制备成拉力感知预制棒;在拉力感知预制棒横截面中心处沿轴向进行贯穿打孔,将一根或两根以上的金属丝/金属纱线沿所述拉力感知预制棒的轴向贯穿所述拉力感知预制棒,或将液态金属注入到所述拉力感知预制棒中;将所述拉力感知预制棒进行热软化拉丝制备得到拉力传感纤维。

本申请公开了一种拉力传感纤维,包括拉力感知层,所述拉力感知层包括聚合物材料和导电材料,以在所述拉力感知层中所占的质量百分比计,所述导电材料为0.01%‑50%,优选为1%‑20%,所述聚合物材料为50%‑99.99%,优选为90%‑99%。本申请提供一种拉力传感纤维,具有优异传感性能,同时兼备日常可穿戴的舒适性、耐磨性、柔性等特点。其制备工艺简单、丝径可控、结构独特且稳定。通过材料和结构的调控,本申请所述的拉力传感纤维还可以具有抗其它因素(温度、湿度等)干扰的特点,通过纺织技术与其它传感纤维结合,实现可穿戴多模态传感器件。

随着科技的飞速发展,人们对生活水平的需求也越来越高,这使得日常中必不可少的纺织品正朝着智能可穿戴方向发展,因此可穿戴智能纤维及其织物也受到了广泛研究。力作为一种伴随着运动产生的重要指标,催生了可穿戴拉力传感纤维织物的研究和发展,高弹性的纤维、纱线及织物又以其优异的机械特性拥有更广泛的应用价值。本专利具体涉及一种可穿戴高弹拉力传感纤维、纱线及其织物,该纤维、纱线及其织物可以应用于生理指标监测、运动检测、人机交互、电子皮肤等领域。现有的拉力传感纤维或织物的制备工艺或结构要应用于宏量制造的日常可穿戴传感织物都存在一定的局限性。

华中科技大学(Huazhong University of Science and Technology),简称华中大、华科大 ,位于湖北省武汉市,是中华人民共和国教育部直属的综合性研究型全国重点大学、位列国家“双一流”“985工程”“211工程”、入选“强基计划”“111计划”、卓越工程师教育培养计划、卓越医生教育培养计划、国家大学生创新性实验计划、国家级大学生创新创业训练计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、国家级新工科研究与实践项目、基础学科拔尖学生培养计划2.0,是学位授权自主审核单位、全国深化创新创业教育改革示范高校、一流网络安全学院建设示范项目高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、教育部来华留学示范基地,为中欧工程教育平台成员和医学“双一流”建设联盟 、国际应用科技开发协作网 、全球能源互联网大学联盟成员。

根据本申请所述的拉力传感纤维,通过简单热软化拉伸工艺、一次成型、丝径可控,可制备大批量长丝,适用于工业加工生产。

根据本申请所述的拉力传感纤维,可以制备拉力传感纱线,通过纺纱编织工艺制备柔软、高弹的织物,实现织物的高像素分布式传感阵列结构,可满足智能设备的织物化可穿戴需求。

本专利成果采用技术转让,技术入股,技术合作等成果转化方式,希望进一步实现该专利的有益效果,有兴趣皆可面议。