本发明涉及柔性传感器，具体涉及一种贴合皮肤的柔性传感器及其制备方法。
背景技术：
1、随着科技的进步，柔性传感器已经走进人们日常生活，特别是在生物医疗方面有着广泛的应用。柔性可穿戴传感器具有重量轻、舒适性和生物相容性等特性，主要应用在人体的健康检测和运动监测等领域。虽然可穿戴柔性器件有着极好的性能和应用潜力，但仍有许多问题亟须解决。最主要表现在以下几个方面：（1）灵敏度。这是由于柔性传感器和人体皮肤杨氏模量不匹配，传感器工作时可能会从皮肤上脱落，导致采集到的数据信息不准确。（2）舒适性。常见的可穿戴设备主要是手表和手环，这些器件仅仅只是悬挂在身体上，无法获得准确的采集信息，同时舒适感较差。（3）环境适用性。人类生存的环境温度分布在-71.2~40 ℃之间，那么就需要用于监测的柔性传感器件可以在低温条件下正常工作。同时，人体分泌的汗液会直接影响柔性传感器的传感性能。（4）耐久性。很多柔性传感需要在折叠、弯曲、拉伸等条件下循环工作，这种高强度的应变可能会使敏感材料断裂，因此，需要材料具有良好的抗疲劳和自修复特性。
2、可穿戴柔性传感器克服上述问题，就需要在活性导电材料和柔性基底的设计上进行创新。近年来，具有不弱于金属导电性能的非金属导电活性物的出现，为柔性传感器的制备提供了新的方向。它们包括碳材料、离子导电材料以及导电聚合物等。与此同时，开发一款柔性基底，可以使其与非金属活性导电材料良好贴合并持久耐用，实现柔性传感器与皮肤的共形接触，成为该领域的一个研究热点。
3、现有技术专利如cn116903924a公开了一种细菌纤维素基柔性传感器件及其制备方法与应用，采用氧化还原法原位生长导电高分子以使其均匀生长在细菌纤维素上，并通过浸渍提拉法将pdms聚合物均匀包裹复合纤维素气凝胶，得到细菌纤维素基柔性传感器件，但是该方案制作生产成本高：细菌纤维素的生产需要特定的培养条件和生物反应器，这使得其生产成本相对较高；稳定性差：细菌纤维素基柔性传感器的稳定性可能受到环境因素的影响，特别是温度的影响；存在生物相容性问题：细菌纤维素作为一种生物材料，可能存在一定的生物相容性问题，如与人体组织的结合力较弱，可能导致传感器在使用过程中脱落或失效的不足。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种与皮肤贴合的且不需要额外辅助固定物的、测量信号丰富、高灵敏度的贴合皮肤的柔性传感器及其制备方法。
2、为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：
3、一种贴合皮肤的柔性传感器的制备方法，包括以下步骤：
4、以纤维素和聚乙烯醇为原料制备再生纤维素-pva材料；然后将导电填料转移至制备的再生纤维素-pva材料上，形成具有再生纤维素-pva柔性基底的导电填料，获得能够贴合皮肤的柔性传感器；
5、再生纤维素-pva材料的制备方法为：将纤维素溶解在溶剂中得到再生纤维素溶液，其中所述的溶剂为强碱、尿素与水的混合液，所述的再生纤维素为纤维素与溶剂分子通过自组装形成以尿素为外壳的纤维素-碱管道包合物；然后向再生纤维素溶液中添加聚乙烯醇溶液，以尿素为外壳的纤维素-碱管道包合物与聚乙烯醇之间形成牢固的界面结合，得到再生纤维素-pva材料；
6、所述的导电填料采用二次转移法转移至制备的再生纤维素-pva材料上：导电填料首先转移至与再生纤维素-pva材料及导电填料的结合力较弱的中间转移体上，再通过中间转移体将导电填料辅助转移至结合力较强的再生纤维素-pva材料上。
7、为优化上述技术方案，采取的具体措施/限定还包括：
8、作为优选地，所述的纤维素选自玉米秸秆或麦秆；所述的纤维素在溶解前进行预处理：将纤维素材料粉碎后真空干燥4-8小时，然后在-14~-10℃冷冻备用，在此过程中，纤维素大分子可以与低温溶剂中的小分子形成氢键，由此驱动自组装形成包合物，纤维素分子内及分子间的氢键可以被氢氧化钠破坏，尿素水合物则可以阻止纤维素分子的重新组合，单根纤维素分子从原微细纤维骨架上剥离被溶解到水中，最终使纤维素溶解。
9、作为优选地，所述的强碱选自naoh或koh；制备溶剂的方法为将强碱、尿素与水按质量比5~9:10~15:70~100混合并置于-22~-18℃的低温环境中一段时间，然后将其预冷至-14~-10℃备用。
10、纤维素溶解在溶剂中的方法为：将纤维素溶于溶剂中剧烈迅速搅拌4~7min，随即进行离心操作除去气泡并分离出不溶物，得到再生纤维素溶液；离心的条件为8~12℃，7000~9000 rpm 转速下离心8~12 min。
11、再生纤维素溶液的质量分数为3~5%，聚乙烯醇溶液的质量分数为3~5%，再生纤维素溶液与聚乙烯醇溶液的质量配比为85~95: 5~15。
12、作为优选地，所述的导电填料采用石墨烯或碳纳米管；所述的中间转移体采用聚二甲基硅氧烷。
13、进一步地，二次转移法具体包括以下步骤：（1）使用胶带在中间转移体上制出图形掩模；（2）将导电填料转印至中间转移体上未被掩模覆盖的区域；（3）移除图形掩模；（4）在覆盖有导电填料的中间转移体上涂敷再生纤维素-pva材料，并刮膜成一定的厚度，固化3~7分钟；（5）从中间转移体上剥离获得附着在再生纤维素-pva柔性基底上的导电填料。
14、所述的贴合皮肤是指再生纤维素-pva柔性基底贴敷于皮肤上时形成皮肤纹理的反拓结构，得到皮肤纹理级别的共形接触。
15、本发明还保护上述方法制备的贴合皮肤的柔性传感器，所述的柔性传感器用于获得皮肤振动信息。
16、本发明还保护上述柔性传感器的使用方法，将所述柔性传感器贴合皮肤的方法为，将目标皮肤区域用再生纤维素溶液进行涂敷，然后将柔性传感器贴敷于皮肤上，固化8-12min，形成皮肤纹理级别的共形接触。
17、固化为在室温下固化10min即可，根据季节的环境温度变化，固化可在8-12min。
18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
19、本发明的柔性传感器为一种皮肤纹理级别的共形接触传感器，具有高灵敏度、快速的应变响应，且制作简单成本低、可生物降解等优点。
20、本发明利用绿色高效的强碱如naoh或koh、尿素、水混合溶作为纤维素溶解的溶剂，在合适的条件下再生得到再生纤维素：在低温下，纤维素大分子与溶剂小分子通过氧键驱动动态自组装，形成以尿素为外壳的纤维素-碱管道包合物，由此破坏了纤维素分子内和分子间的氢键作用，致使纤维素溶解，生成的再生纤维素为多孔结构，具有良好的透气性；再将pva添加到再生纤维素中，两者可以形成牢固的界面结合，从而改善再生纤维素的热稳定性、力学性能、渗透汽化性能等；通过再生纤维素-pva柔性基底与导电填料间的协同效应，形成皮肤纹理级别的共形接触传感器，可用于健康监测等。
21、本发明制备的柔性传感器中，衬底（再生纤维素-pva柔性基底）会自动形成皮肤纹理的反拓结构，能够实现对皮肤的强贴合。
22、应用于人体健康数据的测量时，本发明的柔性传感器可检测由人体器官和组织引起的皮肤振动信息，皮肤的振动引起完全共形接触贴合的柔性传感器发生应变，从而将振动信号转化为电阻的变化；将本发明的柔性传感器贴合在人体不同形状和曲度的部位皮肤上，用作监测生理健康信号的测量平台，而不需要额外的辅助固定物；目标监测区域可以是喉咙（检测声带的振动）、颈静脉（检测颈静脉波）以及桡动脉（检测脉搏）。
1.一种贴合皮肤的柔性传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的贴合皮肤的柔性传感器的制备方法，其特征在于：所述的纤维素选自玉米秸秆或麦秆；所述的纤维素在溶解前进行预处理：将纤维素材料粉碎后真空干燥4-8小时，然后在-14～-10℃冷冻备用。
3.根据权利要求1所述的贴合皮肤的柔性传感器的制备方法，其特征在于：所述的强碱选自naoh或koh；制备溶剂的方法为将强碱、尿素与水按质量比5～9:10～15:70～100混合并置于-22～-18℃的低温环境中一段时间，然后将其预冷至-14～-10℃备用。
4.根据权利要求1所述的贴合皮肤的柔性传感器的制备方法，其特征在于：纤维素溶解在溶剂中的方法为：将纤维素溶于溶剂中剧烈迅速搅拌4～7min，随即进行离心操作除去气泡并分离出不溶物，得到再生纤维素溶液；离心的条件为8～12℃，7000～9000rpm转速下离心8～12min。
5.根据权利要求1所述的贴合皮肤的柔性传感器的制备方法，其特征在于：再生纤维素溶液的质量分数为3～5％，聚乙烯醇溶液的质量分数为3～5％，再生纤维素溶液与聚乙烯醇溶液的质量配比为85～95:5～15。
6.根据权利要求1所述的贴合皮肤的柔性传感器的制备方法，其特征在于：所述的导电填料采用石墨烯或碳纳米管；所述的中间转移体采用聚二甲基硅氧烷。
7.根据权利要求1所述的贴合皮肤的柔性传感器的制备方法，其特征在于：二次转移法具体包括以下步骤：(1)使用胶带在中间转移体上制出图形掩模；(2)将导电填料转印至中间转移体上未被掩模覆盖的区域；(3)移除图形掩模；(4)在覆盖有导电填料的中间转移体上涂敷再生纤维素-pva材料，并刮膜成一定的厚度，固化3～7分钟；(5)从中间转移体上剥离获得附着在再生纤维素-pva柔性基底上的导电填料。
8.根据权利要求1所述的贴合皮肤的柔性传感器的制备方法，其特征在于：所述的贴合皮肤是指再生纤维素-pva柔性基底贴敷于皮肤上时形成皮肤纹理的反拓结构，得到皮肤纹理级别的共形接触。
9.权利要求1-8任一项所述方法制备的贴合皮肤的柔性传感器，其特征在于：所述的柔性传感器用于获得皮肤振动信息。
10.权利要求9所述柔性传感器的使用方法，其特征在于：将所述柔性传感器贴合皮肤的方法为，将目标皮肤区域用再生纤维素溶液进行涂敷，然后将柔性传感器贴敷于皮肤上，固化8-12min，形成皮肤纹理级别的共形接触。
