本發(fā)明屬于纖維素材料薄膜制備，具體涉及一種低阻抗黏附超薄纖維素膜及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、表皮電子，即貼附在表皮上的可穿戴電子器件，是近年來在可穿戴電子領(lǐng)域發(fā)展起來的新形式，區(qū)別于堅(jiān)硬的傳統(tǒng)電子設(shè)備，因其佩戴舒適、捕捉的生理信號具有高保真性和可靠性、以及具有長期、實(shí)時(shí)監(jiān)測的能力，在健康監(jiān)測、人機(jī)交互、電子皮膚、運(yùn)動監(jiān)測、和臨床醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大優(yōu)勢。

2、但是，目前表皮電子的發(fā)展仍然面臨挑戰(zhàn)，為了避免佩戴時(shí)的厚重不適感，表皮電子應(yīng)該足夠的柔軟和輕薄。同時(shí)，表皮電子的保型性和界面黏附對于消除運(yùn)動偽影和提高信號收集的精度至關(guān)重要?，F(xiàn)有的表皮電子是大多由有機(jī)合成的材料制成，有機(jī)合成材料通常需要使用有機(jī)溶劑等有機(jī)物質(zhì)，可能對環(huán)境造成一定程度的污染，不利于可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保。

3、從可持續(xù)發(fā)展的角度來看，自然界中豐富的可降解纖維素是制作表皮電子最合適的材料之一。纖維素作為生物質(zhì)材料制成的纖維素超薄膜，其薄而靈活的結(jié)構(gòu)使其能夠與生物組織更好地接觸，減少了組織損傷和排異反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。其次，金屬絡(luò)合使得電極具有優(yōu)異的穩(wěn)定性和持久性，而且，生物質(zhì)表皮電極具有可逆黏附的特性，可以輕松地與生物系統(tǒng)相互作用，并能夠被可控地移除，降低了對生物組織的干擾。因此制作一種具有良好保型性的纖維素薄膜應(yīng)用于表皮電子領(lǐng)域是一個(gè)重大的挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種低阻抗黏附超薄纖維素膜及其制備方法與應(yīng)用。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、一種低阻抗黏附超薄纖維素膜制備方法，所述方法利用金屬材料釋放的金屬離子與溶解纖維素中的纖維素進(jìn)行鍵合初步成型后，在再生液劑中再生獲得具有良好保型性、低阻抗的超薄纖維素膜；所述方法的步驟為：

4、s1、溶解纖維素：采用堿性溶劑將絕干纖維素溶解，得到不同固含量的透明纖維素溶液；

5、s2、金屬纖維素薄膜制備：向s1的透明纖維素溶液表面均勻噴撒金屬粉末，使金屬粉末與透明纖維素溶液中的堿性溶劑發(fā)生反應(yīng)，釋放金屬離子，所述金屬離子絡(luò)合纖維素，纖維素初步再生成膜；

6、s3、再生劑再生：將s2初步再生的薄膜與上層金屬層剝離，轉(zhuǎn)移到再生劑中洗去溶劑，提高再生程度，得到具有導(dǎo)電性和保型性的低阻抗黏附纖維素膜。

7、而且，所述s3轉(zhuǎn)移到再生劑中沖洗完成的薄膜轉(zhuǎn)移到離子溶液中調(diào)整薄膜纖維素間的氫鍵數(shù)量，降低模量。

8、而且，所述s3的離子溶液為1-乙基-3-甲基咪唑氯鹽([emim]cl)、1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽([bmim]cl)、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯鹽([amim]cl)的一種或多種。

9、而且，所述離子液調(diào)整薄膜纖維素間氫鍵數(shù)量的條件為常溫，調(diào)整時(shí)間為30min～60min。

10、而且，所述s1的堿性溶劑為溶解纖維素時(shí)無衍生反應(yīng)、直接破壞氫鍵結(jié)構(gòu)的溶劑，所述堿性溶劑為naoh/尿素(硫脲)/水、lioh/尿素(硫脲)/水、naoh/水、koh/尿素(硫脲)/水中的一種或多種。

11、而且，所述s1的絕干纖維素為棉膠漿、棉短絨中的一種或多種，得到的所述透明纖維素溶液濃度為0.5wt％～10wt％。

12、而且，所述s2的金屬粉末為銅粉、銀粉、金粉、鐵粉中的一種或多種；所述s2金屬粉末與透明纖維素溶液中的堿性溶劑發(fā)生反應(yīng)的時(shí)間為2～10min。

13、而且，所述s3的再生劑為乙醇、水、甘油的一種或多種。

14、一種超薄纖維素膜，采用所述的制備方法制備而成。

15、一種低阻抗黏附超薄纖維素膜在電子皮膚中的應(yīng)用。

16、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果為：

17、本發(fā)明的制備方法利用金屬材料釋放的金屬離子與溶解纖維素中的纖維素鏈段進(jìn)行鍵合初步成型后，在再生液劑中再生獲得的超薄纖維素膜，隨后通過離子液體調(diào)整纖維素鏈段間的氫鍵后獲得具有良好保型性、低阻抗的超薄纖維素膜；本發(fā)明制得的超薄纖維素膜薄而靈活的結(jié)構(gòu)使其能夠與生物組織更好地接觸，減少了組織損傷和排異反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)；金屬絡(luò)合使表皮電子具有優(yōu)異的穩(wěn)定性；本發(fā)明提供的超薄纖維素膜具有高靈敏度、良好的信噪比、低阻抗，與皮膚良好的貼合，在電子皮膚以及醫(yī)療診斷等領(lǐng)域有較大的應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種低阻抗黏附低阻抗黏附超薄纖維素膜制備方法，其特征在于：所述方法利用金屬材料釋放的金屬離子與溶解纖維素中的纖維素進(jìn)行鍵合初步成型后，在再生液劑中再生獲得具有良好保型性、低阻抗的超薄纖維素膜；所述方法的步驟為：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低阻抗黏附超薄纖維素膜制備方法，其特征在于：所述s3轉(zhuǎn)移到再生劑中沖洗完成的薄膜轉(zhuǎn)移到離子溶液中調(diào)整薄膜纖維素間的氫鍵數(shù)量，降低模量。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低阻抗黏附超薄纖維素膜制備方法，其特征在于：所述s3的離子溶液為1-乙基-3-甲基咪唑氯鹽([emim]cl)、1-丁基-3-甲基咪唑氯鹽([bmim]cl)、1-烯丙基-3-甲基咪唑氯鹽([amim]cl)的一種或多種。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低阻抗黏附超薄纖維素膜制備方法，其特征在于：所述離子液調(diào)整薄膜纖維素間氫鍵數(shù)量的條件為常溫，調(diào)整時(shí)間為30min～60min。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低阻抗黏附超薄纖維素膜制備方法，其特征在于：所述s1的堿性溶劑為溶解纖維素時(shí)無衍生反應(yīng)、直接破壞氫鍵結(jié)構(gòu)的溶劑，所述堿性溶劑為naoh/尿素(硫脲)/水、lioh/尿素(硫脲)/水、naoh/水、koh/尿素(硫脲)/水中的一種或多種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低阻抗黏附超薄纖維素膜制備方法，其特征在于：所述s1的絕干纖維素為棉膠漿、棉短絨中的一種或多種，得到的所述透明纖維素溶液濃度為0.5wt％～10wt％。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低阻抗黏附超薄纖維素膜制備方法，其特征在于：所述s2的金屬粉末為銅粉、銀粉、金粉、鐵粉中的一種或多種；所述s2金屬粉末與透明纖維素溶液中的堿性溶劑發(fā)生反應(yīng)的時(shí)間為2～10min。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低阻抗黏附超薄纖維素膜制備方法，其特征在于：所述s3的再生劑為乙醇、水、甘油的一種或多種。

9.一種低阻抗黏附超薄纖維素膜，其特征在于：采用如權(quán)利要求1～8任意一項(xiàng)所述的制備方法制備而成。

10.一種根據(jù)權(quán)利要求9所述的低阻抗黏附超薄纖維素膜在電子皮膚中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種低阻抗黏附超薄纖維素膜制備方法，包括：S1、溶解纖維素；S2、金屬纖維素薄膜制備；S3、再生劑再生；利用金屬材料釋放的金屬離子與溶解纖維素中的纖維素進(jìn)行鍵合初步成型后，在再生液劑中再生獲得具有良好保型性、低阻抗的超薄纖維素膜。本發(fā)明涉及一種低阻抗黏附超薄纖維素膜，薄而靈活的結(jié)構(gòu)使其能夠與生物組織更好地接觸，減少了組織損傷和排異反應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)；金屬絡(luò)合使表皮電子具有優(yōu)異的穩(wěn)定性；本發(fā)明的超薄纖維素膜具有高靈敏度、良好的信噪比、低阻抗，與皮膚良好的貼合，在電子皮膚以及醫(yī)療診斷等領(lǐng)域有較大的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：高萌,林旭,王曉娟,錢煥宇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：天津科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6