(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910253155.9
(22)申请日 2019.03.29
(71)申请人 大连理工大学
地址 116024 辽宁省大连市高新园区凌工
路2号
(72)发明人 牛文斌 赵凯 张淑芬
(74)专利代理机构 大连东方专利代理有限责任
公司 21212
代理人 赵淑梅 李馨
(51)Int.Cl.
G01B 7/16(2006.01)
(54)发明名称
法及应用
(57)摘要
本发明提供了一种基于织物的柔性应变传
感器、其制备方法及应用。它以常见的涤纶、棉布
和丝绸为原材料，利用原子层沉积技术在其表面
接在织物两端即可用作柔性应变传感器。本发明
中基于织物的柔性应变传感器具有应变检测范
围宽、灵敏度高、循环稳定性及耐久性优良等特
点，并且该传感器可直接贴于人体皮肤或者附着
于衣物上实现人体关节运动、脉搏、脸部微表情
变化和声音识别等一系列检测，具有良好的穿着
舒适度、透气性和保形性，因而具有广阔的应用
前景。本发明制备的基于织物的柔性应变传感器
中沉积的铝掺杂氧化锌薄膜与织物之间的结合
力牢固，
因而其耐水洗及耐摩擦性能显著增强。权利要求书2页 说明书13页 附图4页CN 109916294 A 2019.06.21
C N 109916294
A
权 利 要 求 书1/2页CN 109916294 A
1.一种基于织物的柔性应变传感器，其特征在于，所述柔性应变传感器包括导电织物；
所述导电织物包括织物与沉积在织物表面的铝掺杂氧化锌透明导电薄膜，所述铝掺杂氧化锌透明导电薄膜的厚度为63-244nm；
所述铝掺杂氧化锌透明导电薄膜是在织物表面交替沉积氧化锌和氧化铝而形成的导电薄膜，氧化锌与氧化铝的循环数之比为15∶1-40∶1，铝掺杂氧化锌透明导电薄膜中铝掺杂量为4.76-1.84％。
所述柔性应变传感器由所述的导电织物和连接在导电织物两端的导线构成。
2.根据权利要求1所述的一种基于织物的柔性应变传感器，其特征在于，所述织物选自涤纶、棉布和丝绸中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种基于织物的柔性应变传感器，其特征在于，所述导电织物两端连接的导线选自铜线和铜箔中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种基于织物的柔性应变传感器，其特征在于，所述导线用导电胶连接在导电织物的两端；
所述的导电胶选自导电银浆和导电碳浆中的一种。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的基于织物的柔性应变传感器的制备方法，其特征在于，所述制备方法按以下步骤进行：
1)将织物置于水中超声清洗10-50min后悬挂于通风处晾干；
2)将经过步骤1)处理后的织物置于等离子清洗机中进行表面等离子活化处理；
3)将经过步骤2)处理后的织物置于原子层沉积设备中，反应腔温度在真空条件下升到120-200℃，以纯度为99.999％的高纯氮气作为载气，流量设置为20sccm；采用氧源作为第一前驱体，将其在温度为150℃的进气管道以蒸汽的形式脉冲进入反应腔室，脉冲时间为0.02-0.5s；接着用高纯氮气吹扫，吹扫时间5-20s；然后采用锌源前驱体为第二前驱体，并在150℃的进气管道以蒸汽的形式脉冲进入反应腔室，脉冲时间0.02-0.5s；最后再用高纯氮气吹扫，吹扫时间5-20s，此过程为一个完整的循环，至此在织物表面完成一个循环的氧化锌的沉积；
4)按照步骤3)所述方法重复氧化锌循环15-40次；
5)继续在步骤4)的基础上沉积。采用氧源为第一前驱体，将其在温度为120-200℃的进气管道以蒸汽的形式脉冲进入反应腔室，脉冲时间0.02-0.5s；接着用高纯氮气吹扫，吹扫时间5-20s；然后采用铝源前驱体为第二前驱体，并在150℃的进气管道以蒸汽的形式脉冲进入反应腔室，脉冲时间0.02-0.5s；最后再用高纯氮气吹扫，吹扫时间5-20s，此过程为一个完整的循环，至此在氧化锌的基础上实现了一个循环的氧化铝的掺杂；
6)步骤3)-5)为一个完整的周期，按照步骤3)-步骤5)所述方法重复20-30次，完成铝掺杂氧化锌透明导电薄膜的沉积，其厚度为63-244nm，得到表面沉积铝掺杂氧化锌薄膜的导电织物；
7)将步骤6)得到的表面沉积铝掺杂氧化锌薄膜的导电织物于反应腔中自然冷却后取出，用导电胶将导线连接在导电织物两端，固化后可直接得到柔性应变传感器。
6.根据权利要求5所述的基于织物的柔性应变传感器的制备方法，其特征在于，步骤2)中所述织物的等离子表面活化处理条件为：温度10-60℃，真空度10-20Pa，功率7-30W，时间3-6分钟。
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