本發(fā)明屬于柔性傳感器,涉及一種壓電式自殺菌棉織物基壓力傳感器的制備方法。
背景技術(shù):
1、棉織物具有良好的生物相容性、柔軟性與透氣性,其復(fù)雜的纖維結(jié)構(gòu),可提供足夠大的表面作為活性材料的結(jié)合位點(diǎn),棉織物獨(dú)特的纖維間隙也能為傳感器提供較高的傳感靈敏度;同時(shí),它可以更舒適地貼合皮膚,適應(yīng)各種曲面和形狀。目前,通過(guò)浸漬、噴涂、絲網(wǎng)印刷、化學(xué)鍍、靜電紡絲等工藝將石墨烯、聚吡咯、過(guò)渡金屬碳/氮化合物、聚偏二氟乙烯等傳感活性材料與棉織物基底相結(jié)合構(gòu)筑的柔性傳感器應(yīng)用于電子皮膚、健康檢測(cè)、人機(jī)交互等柔性可穿戴傳感領(lǐng)域具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。然而,棉織物中的纖維網(wǎng)絡(luò)中含有大量的羥基易吸濕,易于在該傳感器表面滋生細(xì)菌,這些細(xì)菌在柔性傳感器表面的定居,往往會(huì)形成生物膜,不僅影響傳感器的靈敏度,使其性能下降,還可能對(duì)傳感器的耐用性造成顯著損害。目前關(guān)于去除棉織物基傳感器表面細(xì)菌生物膜的方法有三種,一是將棉織物基底浸漬在含有抗菌劑,即銀離子、銅離子、季銨鹽的溶液中;二是在織造傳感器基底的棉織物時(shí),混入抗菌纖維,即銀纖維、銅纖維以及表面涂覆納米抗菌材料;三是利用熱處理、紫外線照射對(duì)織物基傳感器進(jìn)行后整理。然而抗菌材料的過(guò)度使用導(dǎo)致耐藥細(xì)菌急劇攀升,材料本身也具有抗菌選擇性和單一性導(dǎo)致不能完全殺菌。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是提供一種壓電式自殺菌棉織物基壓力傳感器的制備方法解決了現(xiàn)有棉織物基傳感器易滋生細(xì)菌的問(wèn)題。
2、本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是,壓電式自殺菌棉織物基壓力傳感器的制備方法,具體步驟如下:
3、s1,將六方氮化硼納米片超聲分散在異丙醇和正己烷的混合溶液中,加入聚二甲基硅氧烷進(jìn)行磁力攪拌,得到改性氮化硼納米片;
4、s2,將改性氮化硼納米片溶于n,n-二甲基甲酰胺水溶液,加入苯甲酸、氯化鋯及agnps懸浮液,混合后加入中四卟吩進(jìn)行磁力攪拌,隨后于反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱反應(yīng),再進(jìn)行離心干燥,得到改性氮化硼納米片/ag-mof545復(fù)合材料;
5、s3,將改性氮化硼納米片/ag-mof545復(fù)合材料分散在無(wú)水乙醇中,得到中間液,并將去離子水洗滌后的棉織物循環(huán)浸漬于中間液中,隨后在烘箱中干燥,得到改性氮化硼納米片/ag-mof545棉織物基壓電材料;
6、s4,在改性氮化硼納米片/ag-mof545棉織物基壓電材料兩側(cè)分別貼上雙面導(dǎo)電的銅箔膠帶,得到壓電式自殺菌棉織物基壓力傳感器。
7、本發(fā)明的特點(diǎn)還在于:
8、s1的具體步驟為:
9、以質(zhì)量份計(jì),將1-5份六方氮化硼納米片超聲分散在40-60份的混合溶液中,混合溶液為質(zhì)量比為1:1的異丙醇和正己烷組成,超聲2h后,隨后加入0.01-0.08份的聚二甲基硅氧烷,在80℃條件下磁力攪拌1.5-2.5h,在80℃下溶劑蒸發(fā)后得到改性氮化硼納米片。
10、s2的具體步驟為:
11、將0.01-0.05份改性氮化硼納米片溶解于100份的n,n-二甲基甲酰胺水溶液中,加入0.05份苯甲酸、0.02份氯化鋯以及1.6份agnps懸浮液,混合均勻后加入0.02份中四卟吩對(duì)其進(jìn)行磁力攪拌,將獲得的均質(zhì)溶液放置反應(yīng)釜中,水熱反應(yīng)8h后,以5000r/min的轉(zhuǎn)速離心10min,隨后在80℃下干燥2h,即可得到改性氮化硼納米片/ag-mof545復(fù)合材料。
12、s2中n,n-二甲基甲酰胺水溶液的濃度為4%。
13、s3的具體步驟為:
14、將0.2-0.6份的改性氮化硼納米片/ag-mof545復(fù)合材料分散在30份無(wú)水乙醇中,得到中間液,再將去離子水洗滌后的棉織物循環(huán)浸漬于中間液中,在100℃烘箱中干燥1h,得到改性氮化硼納米片/ag-mof545棉織物基壓電材料。
15、本發(fā)明的有益效果是:
16、本發(fā)明所提供的壓電式自殺菌棉織物基壓力傳感器的制備方法,本發(fā)明將agnps負(fù)載在mof545孔內(nèi)制備ag-mof545復(fù)合材料,再將具有壓電性能的改性氮化硼通過(guò)溶劑水熱法負(fù)載在ag-mof545表面,制備改性氮化硼納米片/ag-mof545壓電活性材料,進(jìn)而通過(guò)循環(huán)浸漬的方式將改性氮化硼納米片/ag-mof545壓電活性材料負(fù)載在棉織物上,制得棉織物基壓電式壓力傳感器。利用該傳感器優(yōu)異的輸出電流信號(hào)可實(shí)現(xiàn)其自身細(xì)菌生物膜的去除,穩(wěn)定并提升傳感器的耐用性能。本發(fā)明得到的壓電式自殺菌棉織物基壓力傳感器基于壓電材料產(chǎn)生的壓電極化效應(yīng),將外界應(yīng)變的刺激信號(hào)轉(zhuǎn)換為壓電電流信號(hào)輸出,利用電流信號(hào)促使細(xì)菌細(xì)胞表面產(chǎn)生分子電解,同時(shí)電流產(chǎn)生的電穿孔效應(yīng)會(huì)破壞細(xì)菌膜的完整性和誘導(dǎo)細(xì)菌新陳代謝紊亂,作為一種物理方法,因其無(wú)需額外負(fù)載抗菌材料、廣譜的抗菌效果,在有效避免細(xì)菌耐藥性產(chǎn)生的同時(shí)可以徹底地殺滅細(xì)菌。本發(fā)明所制備的棉織物基壓電式壓力傳感器輸出電流可達(dá)1.5ma,同時(shí)也具有12.8v的輸出電壓,當(dāng)細(xì)菌黏附于傳感器表面,基于電刺激抗菌的基本原理,該傳感器可以有效地破壞細(xì)菌膜的完整性和誘導(dǎo)細(xì)菌新陳代謝紊亂同時(shí)促進(jìn)細(xì)菌與電場(chǎng)之間的電子轉(zhuǎn)移導(dǎo)致細(xì)菌滅活。通過(guò)抗菌性能檢測(cè),該傳感器對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、耐甲氧西林金黃色葡萄球菌的抗菌率分別為99.5%、99.1%、99.9%,進(jìn)一步驗(yàn)證了其無(wú)需額外負(fù)載抗菌材料便具有一定的自殺菌性能,本發(fā)明對(duì)于推進(jìn)柔性可傳戴傳感器的循環(huán)使用具有重要意義。
1.壓電式自殺菌棉織物基壓力傳感器的制備方法,其特征在于,具體步驟如下:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電式自殺菌棉織物基壓力傳感器的制備方法,其特征在于,所述s1的具體步驟為:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓電式自殺菌棉織物基壓力傳感器的制備方法,其特征在于,所述s2的具體步驟為:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓電式自殺菌棉織物基壓力傳感器的制備方法,其特征在于,所述s2中n,n-二甲基甲酰胺水溶液的濃度為4%。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的壓電式自殺菌棉織物基壓力傳感器的制備方法,其特征在于,所述s3的具體步驟為: