一种用于监测压电的复合膜制造技术

本发明专利技术属于功能复合纳米纤维膜技术领域，具体涉及一种用于监测压电的复合膜。该多层复合功能膜包含对喷混合静电纺单元膜，经磁控溅射金属颗粒与丝蛋白纳米纤维膜连接。复合体中具有固体电解质薄膜，上层结构体具有三维杂乱结构、高比面积和孔隙率，下层结构体具有一定的生物相容性和生物力学强度。本发明专利技术将丝蛋白纳米纤维膜置于底部，进行磁控溅射沉积，选用材料极性相似，层状之间有较高的亲和力，使得整个膜层与层之间连接紧密，既能保证连接牢固度，又不会对复合体功能性造成影响。本发明专利技术结构设计合理，能够实现单电极压电对人体行为变化的监测，制备出具有稳定性好，热尺寸收缩率小，拉伸强度大的复合纳米纤维膜。拉伸强度大的复合纳米纤维膜。拉伸强度大的复合纳米纤维膜。

【技术实现步骤摘要】
一种用于监测压电的复合膜


[0001]本专利技术属于功能复合纳米纤维膜
，具体涉及一种用于监测压电的复合膜。

技术介绍

[0002]智能化纺织材料是近年来备受关注的复合材料之一，可穿戴智能纺织品具有良好的便携性，功耗低等优势进而极大的提高了工作效率，具有巨大的发展前景，目前被广泛应用于以收集血压、心电和血氧饱和等各种生理指标。目前以新型柔性智能纺织品如织物键盘，以及柔性薄膜电子材料对功能性复合膜提出了应用的迫切需求，柔性智能材料以静电纺为载体，构成透气、可拉伸、传递电信号的一体化结构。利用高分子纳米纤维，例如聚乳酸、聚酰亚胺、聚偏氟乙烯、聚氨酯等本身就具有抗菌、隔热、防水等优势，其次高分子纳米纤维是一种极好的载体，能够将纳米材料附着在表面。
[0003]对喷压电一体化多层膜的结构以导电、透气、生物力学强度为重要参数指标之一，对于单层静电纺纤维膜很难达到上述效果，专利申请号为CN202110216388.9对纳米纤维膜采用喷胶复合，实现上下层的连接，但采用喷胶连接使得复合体存在不透气、亲肤性差的问题。
[0004]专利申请号为CN201510505147.0实现了具有某些功能性的纳米纤维复合面料的制备，通过纺出纳米纤维，堆积成为无纺布，在经过材料复合之后通过压光处理获得纳米纤维无纺布底膜，但导致利用现有纳米纤维与基底的复合工艺可能会导致功能性纳米纤维层不能太薄、功能性纳米纤维层与基底的复合强度不够。
[0005]专利申请号为CN202210078721.9：将共聚物纳米纤维悬浮液均匀喷涂于基材表面，干燥后，得到纳米纤维膜；将所得纳米纤维膜经等离子体处理。通过对的纳米纤维膜进行改性处理，使丙烯酸均匀结合在纳米纤维膜表面，经活化镀铜处理，所得柔性导电膜，但在镀铜会产生不均匀、导电性差、镀层容易脱落等问题。
[0006]申请专利号CN202210646057.3温敏胶将三层不同的纤维层平铺叠合在一起，利用离子
‑
电子界面的双电层效应和微凸起结构双重增敏，达到了信息传递的功能，在使用过程中会产生一定的电压差，只将金属粒子磁控溅射沉积在微凸起结构上，但在使用过程中导电粒子位置发生改变，灵敏度下降。
[0007]专利申请号CN202210891010.3通过接收辊转动，第一静电纺丝注射器和第二静电纺丝注射器进行纺丝，实现不同材料的同时纺丝，得到了与隔膜一体化的材料，但喷射一定厚度后会导致电子传输效率下降。

技术实现思路

[0008]基于现有技术中电子传输效率低，不均匀、导电性差、镀层容易脱落和纤维层不能太薄、功能性纳米纤维层与基底的复合强度不够等问题，本专利技术意图使用磁控溅射沉积将混合纳米纤维膜表面形成一层浅浅的金属银粒子膜，增强了原混纺纳米纤维膜的导电能
力。
[0009]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于监测压电的复合膜，包括混合静电纺纳米纤维层和丝蛋白纳米纤维层；所述丝蛋白纳米纤维层通过热粘合的方法贴合于所述混合静电纺纳米纤维层的表面；
[0010]所述混合静电纺纳米纤维层包括如下制备步骤：
[0011]S1：将纺丝液A喷射于接收辊上面，得到纤维层；
[0012]S2：于所述纤维层的表面喷射纺丝液B，得到复合纤维层；其中，纤维层和复合纤维层的厚度比为1
‑
3：4；
[0013]S3：于所述复合纤维层的表面通过磁控溅射的方法沉积纳米银膜，得到复合静电纺循环单元薄膜；
[0014]S4：重复步骤S1
‑
S3，得到所述混合静电纺纳米纤维层；
[0015]所述纺丝液A的溶质为PAN和PU，所述纺丝液B的溶质为PVDF。
[0016]优选的，所述纤维层为15
‑
40μm。
[0017]优选的，所述纺丝液B中，PVDF的浓度为12
‑
20wt％。
[0018]优选的，所述纺丝液A中，PAN和PU的浓度均为12
‑
20wt％。
[0019]优选的，所述步骤S4中，重复步骤S1
‑
S3的次数为1
‑
10次。
[0020]优选的，所述磁控溅射采用体积比为1
‑
2：1
‑
3的Ar和N2的混合气氛。
[0021]优选的，所述丝蛋白纳米纤维层由浓度为14
‑
20wt％的再生蚕丝蛋白溶液通过静电纺丝得到。
[0022]优选的，所述接收辊的转速为10
‑
200r/min。
[0023]优选的，所述纳米银膜的厚度为30
‑
500nm。
[0024]优选的，所述步骤S1中，纺丝液A的纺丝条件为：纺丝电压12
‑
18kV，进射速率为0.7
‑
1.5mL/h，距离为10
‑
15cm。
[0025]优选的，所述步骤S2中，纺丝液B的纺丝条件为：纺丝电压为13
‑
17kV，进射速率为0.5
‑
1.2mL/h，距离为12
‑
17cm。
[0026]优选的，所述纳米银与混合静电纺纳米纤维层的厚度比为3
‑
5：100。
[0027]优选的，所述磁控溅射的工作混合气压为1
‑
3Pa、功率10
‑
20W。
[0028]优选的，所述步骤S4中，热粘合的温度为60
‑
180℃，压力为20
‑
150MPa。
[0029]本专利技术制备得到的用于监测压电的复合膜能够实现单电极压电对人体行为变化的监测，同时具备透气、可拉伸的效果。
[0030]本专利技术的技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0031]1.本专利技术采用对喷静电纺将两种不同溶液混合为纳米纤维膜利用原料之间的协同增效，使聚合物纺丝溶液保持良好的粘度，将三种不同的物质均质化应用到一层纳米纤维膜，赋予一层纳米纤维膜不同的功能，磁控溅射沉积将混合纳米纤维膜表面形成一层浅浅的金属银粒子膜，增强了原混纺纳米纤维膜的导电能力，对电信号的变化更加敏感，利用压电产生电压差，对人体行为进行监测。通过热粘合将混纺纳米纤维膜与丝蛋白纳米纤维膜连接，利用丝蛋白的生物相容性，将丝蛋白纳米纤维与人体皮肤表面直接接触，从而形成一个多层的混合纳米纤维膜，纳米纤维膜具有三维杂乱结构和较大的孔隙率，透气透湿能力较好。通过热粘合将复合纳米纤维膜连为一体，增强了纤维之间的抱合力，提高整体稳定
性，延长使用寿命。
[0032]2.底部采用蚕丝蛋白材料作为基底，蚕丝蛋白材料本身就具有较高的透气性和抗汗湿性能，结合纤维结构的高透气性，相比于仅具有纤维结构的压力传感器，本专利技术的传感器具有更高的透气性，具备更好的柔性，采用磁控溅射沉积，丝蛋白膜的表面粒子分散和负载效果更好。
[0033]3.专利技术采用多层纳米纤维膜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于监测压电的复合膜，其特征在于，包括混合静电纺纳米纤维层和丝蛋白纳米纤维层；所述丝蛋白纳米纤维层通过热粘合的方法贴合于所述混合静电纺纳米纤维层的表面；所述混合静电纺纳米纤维层包括如下制备步骤：S1：将纺丝液A喷射于接收辊上面，得到纤维层；S2：于所述纤维层的表面喷射纺丝液B，得到复合纤维层；其中，纤维层和复合纤维层的厚度比为1
‑
3：4；S3：于所述复合纤维层的表面通过磁控溅射的方法沉积纳米银膜，得到复合静电纺循环单元薄膜；S4：重复步骤S1
‑
S3，得到所述混合静电纺纳米纤维层；所述纺丝液A的溶质为PAN和PU，所述纺丝液B的溶质为PVDF。2.如权利要求1所述的用于监测压电的复合膜，其特征在于，所述步骤S4中，重复步骤S1
‑
S3的次数为1
‑
10次。3.如权利要求1所述的用于监测压电的复合膜，其特征在于，所述纳米银膜与混合静电纺纳米纤维层的厚度比为3
‑
5：100。4.如权利要求1所述的用于监测压电的复合膜，其特征在于，所述磁控溅射采用体积比为1

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇清，刘通，杨旭红，杨婷，万成伟，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：