一种可拉伸的多功能探测器及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明应用于人体运动学、智能医疗等领域，尤其涉及一种可拉伸的多功能探测器及其制备方法。
【背景技术】
[0002]可穿戴设备是一种可以安装在人、动物和物品上，并能感知、传递和处理信息的计算设备，传感器是可穿戴设备的核心器件。传感器具有可穿戴的性能，在智能交通、消费电子、医疗器械、智能家居、工业控制、航空军工等领域具有重要的应变前景。随着科技的不断发展，人民物质条件的不断改善，对于多功能的传感器的需要越来越大。目前上市的可穿戴设备五花八门，从智能眼镜到智能手表，从智能服装到智能鞋子，从高尔夫手套到拳击手套，但都和传感器有着密切的联系。例如在消费电子领域，可穿戴的传感器可以方便的佩戴在人的手腕上进行肢体运动的监测；在智能家居领域，可穿戴的传感器可以通过监测家具的形变，来反馈物体是否处于理想的状态。
[0003]传统应变传感器一般都是固定在硬质的基底上，不能满足可穿戴同时进行多功能探测的要求。在2010年，相关报道指出通过材料的研究制备和器件的优化设计可以实现可拉伸的传感器的制备。到2014年，可拉伸的多功能的传感器具有方便的灵活的持续的监测人体健康状态的能力。然而这种传感器存在制备工艺复杂、需要的制备周期长、无法单一传感器具有多功能检测的能力等不足之处，同时关于电子器件优化设计还有待进一步发展，需要注意器件性能，节能减耗，制备工艺，成本控制等方面。
[0004]氧化锌是一种直接带隙宽禁带半导体材料，室温下禁带宽度是3.37eV，具有的大的激子束缚能(60meV)，无毒且容易制备，在纳米尺度器件具有潜在应用前景，如应力/应变传感器、紫外探测器、温度传感器、发光二极管、激光器、太阳能电池、纳米发电机等。纳米氧化锌为探测器实现多功能性提供了一条可行的出路。
【发明内容】
[0005]本发明提出了一种可拉伸的多功能探测器及其制备方法，利用氧化锌的特性，及在纳米器件的应用，实现拉伸探测器制备简单，节能减耗，成本低廉，产品性能好的特点。
[0006]为了实现以上目的，本发明采用的技术方案如下:
一种可拉伸的多功能探测器，所述多功能探测器包括氧化锌钠米线阵列和可拉伸的聚氨酯纤维；所述氧化锌钠米线阵列吸附在所述可拉伸的聚氨酯纤维上，所述可拉伸的聚氨酯纤维两端引出导线，外连检测装置，实现探测的功能。
[0007]—种可拉伸的多功能探测器的制备方法，用于上述权利要求1所述的可拉伸的多功能探测器的制备，所述制备方法包括以下步骤:
步骤I)首先裁剪洁净的一段可拉伸的聚氨酯纤维；
步骤2)将步骤I)获得的可拉伸的聚氨酯纤维侵泡在乙酸锌水溶液中，并进行超声波搅拌； 步骤3)将氢氧化钾溶液逐滴加入到步骤2)中侵泡有可拉伸的聚氨酯纤维的溶液中，并进行超声波搅拌；
步骤4)利用水热法对步骤3)得到可拉伸的聚氨酯纤维上制备氧化锌钠米线阵列，实现可拉伸的聚氨酯纤维的修饰；
步骤5)然后对上述步骤4)中修饰的可拉伸聚氨酯纤维两端引出导线，即得到可拉伸的多功能探测器。
[0008]进一步地，所述步骤2)中的乙酸锌水溶液的溶度范围在0.02-0.05摩尔每升。
[0009]进一步地，所述步骤2)与步骤3)中的氢氧化钾水溶液的溶度与乙酸锌水溶液浓度比为2:1~3:1。
[0010]进一步地，所述步骤4)水热法采用的水热反应分别为0.06-0.08摩尔每升的六次甲基四胺与硝酸锌的水溶液，反应温度为90~95摄氏度，反应时间为15~30小时。
[0011]进一步地，所述步骤2)与步骤3)中超声波搅拌时间分别为8~12分钟。
[0012]—种可拉伸的多功能探测器及其制备方法具有制备简单，成本低廉，产品性能好，操作简便等特点，其可以通过纺织工艺嵌入穿戴衣服中。可以用于应变检测、温度检测、呼吸频率检测、紫外线检测等多种功能检测。
【附图说明】
[0013]图1为本发明所涉及的一种可拉伸的多功能探测器制备方法的流程图；
图2位可拉伸的聚氨酯纤维的光学图片；
图3为聚氨酯纤维上生长纳米氧化锌阵列的显微图片。
【具体实施方式】
[0014]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
[0015]同时，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
[0016]本发明涉及的一种可拉伸的多功能探测器包括氧化锌钠米线阵列和可拉伸的聚氨酯纤维，氧化锌钠米线阵列制备在可拉伸的聚氨酯纤维上，在可拉伸的聚氨酯纤维两端引出导线，外连检测装置。当有应变加载、温度改变或者紫外线辐照在探测器上时，探测器的电阻会发生显著地快速地改变，通过分析探测器的电流、电阻等信息，即可实现应变、温度、紫外线的检测，所述多功能探测器的制备方法分为以下步骤:
步骤I)首先裁剪洁净的一段可拉伸的聚氨酯纤维。
[0017]步骤2)将步骤I)获得的可拉伸的聚氨酯纤维侵泡在一定体积的乙酸锌水溶液中，并进行超声波搅拌8~12分钟，其中乙酸锌水溶液的溶度范围在0.02-0.05毫升摩尔。
[0018]步骤3)将一定体积的氢氧化钾溶液逐滴加入到步骤2)中侵泡有可拉伸的聚氨酯纤维的溶液中，同时超声波搅拌8~12分钟，其中氧化钾水溶液的溶度为乙酸锌水溶液浓度的2~3倍。
[0019]步骤4)利用水热法对步骤3)得到可拉伸的聚氨酯纤维进行修饰，待反应结束后，取出可拉伸的