一種可拉伸的多功能探測器及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明應(yīng)用于人體運動學(xué)、智能醫(yī)療等領(lǐng)域，尤其涉及一種可拉伸的多功能探測器及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]可穿戴設(shè)備是一種可以安裝在人、動物和物品上，并能感知、傳遞和處理信息的計算設(shè)備，傳感器是可穿戴設(shè)備的核心器件。傳感器具有可穿戴的性能，在智能交通、消費電子、醫(yī)療器械、智能家居、工業(yè)控制、航空軍工等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)變前景。隨著科技的不斷發(fā)展，人民物質(zhì)條件的不斷改善，對于多功能的傳感器的需要越來越大。目前上市的可穿戴設(shè)備五花八門，從智能眼鏡到智能手表，從智能服裝到智能鞋子，從高爾夫手套到拳擊手套，但都和傳感器有著密切的聯(lián)系。例如在消費電子領(lǐng)域，可穿戴的傳感器可以方便的佩戴在人的手腕上進行肢體運動的監(jiān)測；在智能家居領(lǐng)域，可穿戴的傳感器可以通過監(jiān)測家具的形變，來反饋物體是否處于理想的狀態(tài)。
[0003]傳統(tǒng)應(yīng)變傳感器一般都是固定在硬質(zhì)的基底上，不能滿足可穿戴同時進行多功能探測的要求。在2010年，相關(guān)報道指出通過材料的研究制備和器件的優(yōu)化設(shè)計可以實現(xiàn)可拉伸的傳感器的制備。到2014年，可拉伸的多功能的傳感器具有方便的靈活的持續(xù)的監(jiān)測人體健康狀態(tài)的能力。然而這種傳感器存在制備工藝復(fù)雜、需要的制備周期長、無法單一傳感器具有多功能檢測的能力等不足之處，同時關(guān)于電子器件優(yōu)化設(shè)計還有待進一步發(fā)展，需要注意器件性能，節(jié)能減耗，制備工藝，成本控制等方面。
[0004]氧化鋅是一種直接帶隙寬禁帶半導(dǎo)體材料，室溫下禁帶寬度是3.37eV，具有的大的激子束縛能(60meV)，無毒且容易制備，在納米尺度器件具有潛在應(yīng)用前景，如應(yīng)力/應(yīng)變傳感器、紫外探測器、溫度傳感器、發(fā)光二極管、激光器、太陽能電池、納米發(fā)電機等。納米氧化鋅為探測器實現(xiàn)多功能性提供了一條可行的出路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出了一種可拉伸的多功能探測器及其制備方法，利用氧化鋅的特性，及在納米器件的應(yīng)用，實現(xiàn)拉伸探測器制備簡單，節(jié)能減耗，成本低廉，產(chǎn)品性能好的特點。
[0006]為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
一種可拉伸的多功能探測器，所述多功能探測器包括氧化鋅鈉米線陣列和可拉伸的聚氨酯纖維；所述氧化鋅鈉米線陣列吸附在所述可拉伸的聚氨酯纖維上，所述可拉伸的聚氨酯纖維兩端引出導(dǎo)線，外連檢測裝置，實現(xiàn)探測的功能。
[0007]—種可拉伸的多功能探測器的制備方法，用于上述權(quán)利要求1所述的可拉伸的多功能探測器的制備，所述制備方法包括以下步驟:
步驟I)首先裁剪潔凈的一段可拉伸的聚氨酯纖維；
步驟2)將步驟I)獲得的可拉伸的聚氨酯纖維侵泡在乙酸鋅水溶液中，并進行超聲波攪拌； 步驟3)將氫氧化鉀溶液逐滴加入到步驟2)中侵泡有可拉伸的聚氨酯纖維的溶液中，并進行超聲波攪拌；
步驟4)利用水熱法對步驟3)得到可拉伸的聚氨酯纖維上制備氧化鋅鈉米線陣列，實現(xiàn)可拉伸的聚氨酯纖維的修飾；
步驟5)然后對上述步驟4)中修飾的可拉伸聚氨酯纖維兩端引出導(dǎo)線，即得到可拉伸的多功能探測器。
[0008]進一步地，所述步驟2)中的乙酸鋅水溶液的溶度范圍在0.02-0.05摩爾每升。
[0009]進一步地，所述步驟2)與步驟3)中的氫氧化鉀水溶液的溶度與乙酸鋅水溶液濃度比為2:1~3:1。
[0010]進一步地，所述步驟4)水熱法采用的水熱反應(yīng)分別為0.06-0.08摩爾每升的六次甲基四胺與硝酸鋅的水溶液，反應(yīng)溫度為90~95攝氏度，反應(yīng)時間為15~30小時。
[0011]進一步地，所述步驟2)與步驟3)中超聲波攪拌時間分別為8~12分鐘。
[0012]—種可拉伸的多功能探測器及其制備方法具有制備簡單，成本低廉，產(chǎn)品性能好，操作簡便等特點，其可以通過紡織工藝嵌入穿戴衣服中?？梢杂糜趹?yīng)變檢測、溫度檢測、呼吸頻率檢測、紫外線檢測等多種功能檢測。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明所涉及的一種可拉伸的多功能探測器制備方法的流程圖；
圖2位可拉伸的聚氨酯纖維的光學(xué)圖片；
圖3為聚氨酯纖維上生長納米氧化鋅陣列的顯微圖片。
【具體實施方式】
[0014]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0015]同時，本發(fā)明涵蓋任何由權(quán)利要求定義的在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進一步，為了使公眾對本發(fā)明有更好的了解，在下文對本發(fā)明的細(xì)節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說沒有這些細(xì)節(jié)部分的描述也可以完全理解本發(fā)明。
[0016]本發(fā)明涉及的一種可拉伸的多功能探測器包括氧化鋅鈉米線陣列和可拉伸的聚氨酯纖維，氧化鋅鈉米線陣列制備在可拉伸的聚氨酯纖維上，在可拉伸的聚氨酯纖維兩端引出導(dǎo)線，外連檢測裝置。當(dāng)有應(yīng)變加載、溫度改變或者紫外線輻照在探測器上時，探測器的電阻會發(fā)生顯著地快速地改變，通過分析探測器的電流、電阻等信息，即可實現(xiàn)應(yīng)變、溫度、紫外線的檢測，所述多功能探測器的制備方法分為以下步驟:
步驟I)首先裁剪潔凈的一段可拉伸的聚氨酯纖維。
[0017]步驟2)將步驟I)獲得的可拉伸的聚氨酯纖維侵泡在一定體積的乙酸鋅水溶液中，并進行超聲波攪拌8~12分鐘，其中乙酸鋅水溶液的溶度范圍在0.02-0.05毫升摩爾。
[0018]步驟3)將一定體積的氫氧化鉀溶液逐滴加入到步驟2)中侵泡有可拉伸的聚氨酯纖維的溶液中，同時超聲波攪拌8~12分鐘，其中氧化鉀水溶液的溶度為乙酸鋅水溶液濃度的2~3倍。
[0019]步驟4)利用水熱法對步驟3)得到可拉伸的聚氨酯纖維進行修飾，待反應(yīng)結(jié)束后，取出可拉伸的