本发明涉及一种自供能压电纳米纤维膜传感器及其制备成型方法，属于聚合物加工领域。
背景技术：
1、压电材料具有将机械能转变为电能或将电能转变为机械能的功能，表现出高效的力-电转化特性，而自供能压电传感器与电阻式传感器相比具有灵敏度高、响应速度快、无需借助外加电源、制备工艺简单、易于微型集成化等优点，在应变传感、声音传感和振动传感等领域有着广泛的应用。聚偏氟乙烯(pvdf)是一种半结晶聚合物，其β晶具有非中心对称的极性结构，赋予其独特的压电、热电和铁电性能，采用静电纺丝法制备pvdf纳米纤维膜可在高电压极化及滚筒拉伸应力作用下一步获得较高含量的电活性β晶及高压电输出性能，然而所得纤维膜力学性能较低，且其疏水性导致其吸水吸液(如体液)溶胀性较差，使其应用范围受到限制。
技术实现思路
1、本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种自供能压电纳米纤维膜传感器及其制备成型方法，其特点是将具有良好生物相容性、优异机械性能/吸液性的聚乙烯醇(pva)和具有优异压电性的pvdf进行混纺，在静电纺丝过程中形成pva/pvdf交替多层复合纳米纤维膜初坯，随后进行气相交联，获得结构稳定的自供能压电pva/pvdf交替多层复合纳米纤维膜传感器。
2、本发明的目的由以下技术措施实现，其中所述原料分数除特殊说明外，均为重量份数。
3、一种自供能压电纳米纤维膜传感器制备方法包括以下步骤：
4、将60份pva和0.3-6份醛类交联剂溶解于300-1000份dmso/乙醇混合溶液中，获得pva纺丝液，称取40份pvdf溶解于200-800份dmf/丙酮混合溶液中，获得pvdf纺丝液；将pva和pvdf纺丝液分别转移至纺丝注射器中，在高电压、移动装置往复运动及滚筒收集条件下对pva和pvdf纺丝液进行混纺，使两种纤维交替堆叠，纺丝电压为10-30kv，滚筒转速100-3000rpm/min，纺丝速率0.1-3ml/h；纺丝完成后，将所得纤维膜在40-100℃鼓风烘箱中干燥5-20h，获得pva/pvdf交替多层复合纤维膜初坯；将纤维膜初坯置于充满含酸溶液蒸汽气氛的保干器中进行交联固化，获得结构稳定的自供能压电pva/pvdf交替多层复合纳米纤维膜传感器；其中，聚乙烯醇聚合度为400～3000，醇解度为75～99％，醛类交联剂为丁二醛、戊二醛、己二醛等二元醛类中的任一种，含酸溶液为硫酸溶液、硝酸溶液、盐酸溶液、醋酸溶液、氢氟酸溶液、次氯酸溶液中的任一种。
5、本发明制备的自供能压电纳米纤维膜传感器，其拉伸强度可达26.9mpa，拉伸模量可达75.3mpa，断裂伸长率可达40％，pbs缓冲液吸液率可达700％，输出电压可达10.0v，输出电流可达166.4a na，且响应迅速，具有良好电信号输出稳定性。
6、本发明具有如下优点：
7、本发明针对自供能压电传感器在电声学、生物医学等领域的应用要求，旨在制备一种自供能压电纳米纤维膜传感器，其具有如下特点：
8、·利用pva良好的生物相容性、优异的机械性能及高吸液性、pvdf优异的压电特性，
9、采用静电纺丝法进行混纺，在适当pvdf浓度及静电拉伸力作用下，两种纤维被充分牵伸，其表面光滑、无梭形串珠结构，直径均匀，在特定的制备工艺下，使之交替堆叠获得pva/pvdf多层复合纳米纤维膜。相较于pvdf纤维膜，pva/pvdf交替多层复合纳米纤维膜中pvdf纤维的β晶含量和结晶度升高，其拉伸强度/模量分别提升28.22倍/8.38倍，且具优异吸水吸液性；同时，复合纤维膜较高的β晶含量及pvdf/pva纤维间的内源性摩擦效应赋予其优异的压电传感灵敏性及响应稳定性，成功用于人体健康/运动/环境湿度实时监测及能量收集，在传感/能量收集领域
10、显示出广阔应用前景；
11、·为提高pva/pvdf交替多层复合纳米纤维膜结构稳定性，在静电纺丝过程中分别配
12、制pva、pvdf纺丝液，同时在pva纺丝液中加入醛类交联剂，在高电压、移动装置往复运动及滚筒收集条件下对pva和pvdf纺丝液进行混纺，制得复合纤维膜初坯，并将其置于含酸溶液蒸汽气氛中，在酸催化作用下，pva分子中的羟基与醛类交联剂中的醛基发生缩醛化反应，形成含有缩醛基、半缩醛基的交联型聚合物，复合膜分子结构从线型转变为交联网状结构，从而获得结构稳定的pva/pvdf交替多层复合纳米纤维膜。
1.一种自供能压电纳米纤维膜传感器，其特征在于该纤维膜的制备成型方法包括以下步骤：