CN110044469B - 一种运动检测装置及制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种运动检测装置，包括层叠设置的MXene层和保护层，以及同时设置于MXene层内或同时设置于保护层内的正电极和负电极，且正电极和负电极的一侧表面暴露，正电极和负电极之间的间距为50‑100μm。本发明通过将正电极和负电极嵌入MXene层内或保护层内，以使运动检测装置的厚度降低。另外，本发明通过使正电极和负电极之间的间距变小，使正电极和负电极之间的间距为50‑100μm，来提高运动检测装置的灵敏性和准确度。本发明还提供了运动检测装置的制备方法与应用。

Description

一种运动检测装置及制备方法与应用

技术领域

本发明属于运动检测装置技术领域，具体涉及一种运动检测装置及制备方法与应用。

背景技术

为了可以更方便地检测用户在运动过程中的相关参数，可穿戴式的运动检测装置在近年来正在不断地发展中。传统的运动检测装置中柔性材料通常采用石墨烯材料，但石墨烯材料的制作工序比较繁琐，并且石墨烯如果不小心摄入人体内会破坏人体的细胞结构等等。现通常采用MXene(二维过渡金属碳/氮化物)材料，MXene材料不仅可降低制造成本，并且不会破坏细胞结构。

但目前含有MXene材料的运动装置检测装置由于结构和制备方法的缺陷，导致检测效果较差，因此目前急需研发一种检测效果优异的运动检测装置。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种运动检测装置及制备方法与应用，通过将正电极和负电极嵌入MXene层内或保护层内，以使运动检测装置的厚度降低。另外，通过使正电极和负电极之间的间距变小，来提高运动检测装置的灵敏性和准确度。本发明还提供了运动检测装置的制备方法与应用。

本发明第一方面提供了一种运动检测装置，包括层叠设置的MXene层和保护层，以及同时设置于所述MXene层内或同时设置于所述保护层内的正电极和负电极，且所述正电极和所述负电极的一侧表面暴露，所述正电极和所述负电极之间的间距为50-100μm。

其中，所述正电极和所述负电极构成叉指电极，所述正电极包括多个间隔设置的第一子电极，所述负电极包括多个间隔设置的第二子电极，多个所述第一子电极与多个所述第二子电极交错排列，任意相邻的所述第一子电极与所述第二子电极之间的间距为50-100μm。

其中，所述MXene层中MXene材料的层间距为80-200nm。

其中，所述保护层的材质包括聚二甲基硅氧烷。

其中，所述正电极和/或所述负电极的材质包括金和银中的一种或两种。

本发明第一方面提供的一种运动检测装置，通过将正电极和负电极嵌入 MXene层内或保护层内，且使正电极和负电极的一侧表面暴露，这样不仅不会影响电极的正常使用，而且还大大减少了运动检测装置的厚度，使运动检测装置可以更薄，更小。另外，所述正电极和所述负电极之间的间距为50-100μm，可使正电极和负电极之间的距离缩短，从而提高运动检测装置的灵敏度和准确度，进一步提高运动检测装置的性能。

本发明第二方面提供了一种运动检测装置的制备方法，包括：

取MAX原材料，将所述MAX原材料制备成MXene溶液，再将所述MXene 溶液制备成MXene层；

在所述MXene层的表面设置正电极和负电极；

在所述MXene层、所述正电极和所述负电极的表面采用旋涂法制备保护层；

将所述正电极和所述负电极表面的保护层去除以使所述正电极和所述负电极的一侧表面暴露，得到运动检测装置。

其中，在所述旋涂的过程中，包括第一次旋涂和第二次旋涂，所述第一次旋涂的转速为200-500r/min，第一次旋涂的时间为10-15s，所述第二次旋涂的转速为1800-2500r/min，第二次旋涂的时间为30-50s。

其中，通过插层法将所述MAX原材料制备成MXene溶液，在所述插层法的制备过程中，将所述MAX原材料与酸性溶液反应，得到混合溶液，再将所述混合溶液进行超声和离心操作，使离心后的所述混合溶液的pH为5-6，再将所述混合溶液与异丙胺溶液进行反应，得到所述MXene溶液。

本发明第二方面提供的一种运动检测装置的制备方法，制备工艺简单，可简单，快速地制备出正电极和负电极设于所述保护层内的运动检测装置。另外，本发明采用旋涂法制备保护层，旋涂法可制备出均匀且成膜效果较好的保护层，进一步提高保护层的性能。

本发明第三方面提供了一种运动检测装置的制备方法，包括：

取MAX原材料，将所述MAX原材料制备成MXene溶液；

取正电极和负电极，在所述正电极和所述负电极的表面采用旋涂法制备 MXene层；

在所述MXene层表面采用旋涂法形成保护层。

本发明第三方面提供的一种运动检测装置的制备方法，制备工艺简单，可简单，快速地制备出正电极和负电极设于所述MXene层内的运动检测装置。另外，本发明采用旋涂法制备MXene层和保护层，旋涂法可制备出均匀且成膜效果较好的MXene层和保护层，进一步提高MXene层和保护层的性能。

本发明第四方面提供了一种如本发明第一方面提供的运动检测装置在检测声音和关节运动中的应用。

本发明第四方面提供的运动检测装置可准确地检测声音(人体声音或物体声音)的各种音调，将声音完全检测出来，并且运动检测装置还可检测关节的活动与否。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图进行说明。

图1为本发明实施例中运动检测装置的结构示意图；

图2为本发明另一实施例中运动检测装置的结构示意图；

图3为本发明实施例中叉指电极的结构示意图；

图4为本发明实施例中运动检测装置的制备方法的工艺流程图；

图5为本发明另一实施例中运动检测装置的制备方法的工艺流程图；

图6为本发明实施例中采用插层法制备的MXene溶液中MXene材料的SEM图；

图7为本发明实施例中采用多次刻蚀法制备的MXene溶液中MXene材料的SEM图；

图8为本发明实施例中采用单次刻蚀法制备的MXene溶液中MXene材料的SEM图；

图9为本发明实施例中食指关节弯曲的结果测试图；

图10为本发明实施例中人体喉部发音的结果测试图；

图11为本发明实施例中不同单音频信号的结果测试图。

附图标记：

MXene层-1，保护层-2，正电极-3，第一侧壁-31，第一子电极-32，负电极 -4，第二侧壁-41，第二子电极-42。

具体实施方式

以下是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

请参考图1-图2，本发明实施例提供了一种运动检测装置，包括层叠设置的 MXene层1和保护层2，以及同时设置于所述MXene层1内或同时设置于所述保护层2内的正电极3和负电极4，且所述正电极3和所述负电极4的一侧表面暴露，所述正电极3和所述负电极4之间的间距为50-100μm。

电极通常设于MXene层1或保护层2的表面，这样的运动检测装置在粘附在人体表面时，会使人体产生不舒服的异样感。并且会造成运动检测装置的厚度增加。另外，正电极3与负电极4之间的距离通常较远，这样会使得运动检测装置的精确度和准确度下降。

本发明的MXene层1的材质包括MXene材料，MXene材料是一种二维过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物，优选地，本发明的MXene材料是一种二维过渡金属碳化物。而MXene材料通过压阻效应检测电阻的变化特征来识别动作的发生与否和声音信号的识别。并且MXene材料不仅电学、力学性能更加优异，而且制备工艺简单，成本低廉，现已广泛应用于运动检测装置中，而保护层2 主要起到保护MXene层1、正电极3和负电极4的作用。置于正电极3和负电极4的位置关系，本发明并不做太大的限制，可设于MXene层1内，也可设于保护层2内，且只要使正电极3和负电极4的表面暴露，进而可以去连接引线即可。例如当正电极3和负电极4设于MXene层1内时，正电极3和负电极4 可均暴露于MXene层1的表面，也可均暴露于MXene层1的同一个侧面，也可一个电极暴露于MXene层1的表面，另一个电极暴露于MXene层1的侧面。只要正电极3负电极4之间的间距为50-100μm即可。当正电极3和负电极4设于保护层2内时，位置关系可跟设于MXene层1内的位置关系相同。另外，优选地，当正电极3和负电极4设于保护层2内时，正电极3、负电极4与MXene 层1相连接。而当正电极3和负电极4设于MXene层1内时，正电极3和负电极4可与保护层2相连接，也可不与保护层2相连接。

本发明实施例提供的一种运动检测装置，通过将正电极3和负电极4嵌入 MXene层1内或保护层2内，且使正电极3和负电极4的一侧表面暴露，这样不仅不会影响电极的正常使用，而且还大大减少了运动检测装置的厚度，降低了使用时对人体产生的异样感，使运动检测装置可以更薄，更小、更人性化。另外，所述正电极3和所述负电极4之间的间距为50-100μm，可使正电极3和负电极4之间的距离缩短，从而提高运动检测装置的灵敏度和准确度，进一步提高运动检测装置的检测性能。

请参考图3，本发明优选实施方式中，所述正电极3和所述负电极4构成叉指电极，所述正电极3包括多个间隔设置的第一子电极32，所述负电极4包括多个间隔设置的第二子电极42，多个所述第一子电极32与多个所述第二子电极 42交错排列，任意相邻的所述第一子电极32与所述第二子电极42之间的间距为50-100μm。

叉指电极是由多个第一子电极32和多个第二子电极42交错排列而成，并且任意相邻的所述第一子电极32与所述第二子电极42之间的间距为50-100μm。这样可极大地提高运动检测装置的灵敏性和准确度。具体地，叉指电极包括正电极3和负电极4，所述正电极3包括第一侧壁31，以及垂直于所述第一侧壁 31且间隔设置的多个第一子电极32，所述负电极4包括第二侧壁41，以及垂直于所述第二侧壁41且间隔设置的多个第二子电极42，多个所述第一子电极32 与多个所述第二子电极42位于同一水平面，多个所述第一子电极32分别***多个所述第二子电极42的间隙内以使所述第一子电极32与所述第二子电极42 交错排列，相邻的所述第一子电极32与所述第二子电极42之间的垂直距离为 50-100μm。

本发明优选实施方式中，所述正电极3和负电极4的暴露面积占所述MXene 层1或所述保护层2面积的5-20％。优选地，所述正电极3和负电极4的暴露面积占所述MXene层1或所述保护层2面积的7-15％。更优选地，所述正电极3 和负电极4的暴露面积占所述MXene层1或所述保护层2面积的8-12％。

本发明优选实施方式中，所述MXene层1中MXene材料的层间距为 80-200nm。优选地，所述MXene层1中MXene材料的层间距为100-170nm。更优选地，所述MXene层1中MXene材料的层间距为120-150nm。

本发明优选实施方式中，所述保护层2的材质包括聚二甲基硅氧烷。聚二甲基硅氧烷(PDMS)可有效地保护MXene层1和电极材料使其不受损坏。

本发明优选实施方式中，所述正电极3和/或所述负电极4的材质包括金和银中的一种或两种。在本发明中，正电极3和负电极4的材质可以均为金或均为银，或者正电极3可为金，负电极4可为银，又或者正电极3可为银，负电极4可为金等等，其他未提及的方案也是本发明所保护的方案。

请参考图4，本发明实施例提供了一种运动检测装置的制备方法，包括：

步骤1：取MAX原材料，将所述MAX原材料制备成MXene溶液，再将所述MXene溶液制备成MXene层1；

步骤2：在所述MXene层1的表面设置正电极3和负电极4；

步骤3：在所述MXene层1、所述正电极3和所述负电极4的表面采用旋涂法制备保护层2；

步骤4：将所述正电极3和所述负电极4表面的保护层2去除以使所述正电极3和所述负电极4的一侧表面暴露，得到运动检测装置。

在所述MXene层1、所述正电极3和所述负电极4的表面制备保护层2时，由于工艺的限制，保护层2会将正电极3和负电极4的表面覆盖。因为需要采用刻蚀工艺或刮刻工艺将远离MXene层1的正电极3和负电极4表面的保护层 2去除，使其正电极3和负电极4的表面暴露，以使暴露的表面去连接导线。因此正电极3和负电极4两侧的保护层2的高度可低于正电极3和负电极4的高度，也可与正电极3和负电极4的高度相等，或者高于正电极3或负电极4的高度。

本发明实施例提供的一种运动检测装置的制备方法，制备工艺简单，可简单，快速地制备出正电极3和负电极4设于所述保护层2内的运动检测装置。另外，本发明采用旋涂法制备保护层2，旋涂法可制备出均匀且成膜效果较好的保护层2，进一步提高保护层2的性能。

请参考图6，本发明优选实施方式中，通过插层法将所述MAX原材料制备成MXene溶液，在所述插层法的制备过程中，将所述MAX原材料与酸性溶液反应，得到混合溶液，再将所述混合溶液进行超声和离心操作，使离心后的所述混合溶液的pH为5-6，再将所述混合溶液与异丙胺溶液进行反应，得到所述 MXene溶液。

本发明提供的插层制备方法通过采用异丙胺溶液进行插层操作，可制备出层间距较大的MXene材料。而层间距越大的MXene材料，其压阻效应越明显，对运动检测的效果越明显。

优选地，所述MAX原材料包括钛碳化铝。优选地，酸性溶液为氢氟酸。

如图6所示，从SEM图中可以看出，MXene材料的层间距较大。本发明优选实施方式中，所述MXene溶液中，MXene的层间距为80-200nm。优选地， MXene的层间距为100-170nm。更优选地，MXene的层间距为120-150nm。

本发明优选实施方式中，本发明还可采用单次刻蚀法或多次刻蚀法制备 MXene溶液。

当采用多次刻蚀法制备MXene溶液时，取MAX原材料，将所述MAX原材料与酸性溶液反应20-24h后再加等量的所述酸性溶液反应20-24h，重复3-5 次，得到MXene溶液。MXene材料的SEM图如图7所示。

当采用单次刻蚀法制备MXene溶液时，取MAX原材料，将所述MAX原材料与酸性溶液反应60-72h，得到混合溶液，再将混合溶液进行离心，使离心后的混合溶液的pH为5-6，得到MXene溶液。MXene材料的SEM图如图8所示。

本发明优选实施方式中，采用真空抽滤法将MXene溶液制备层MXene层1。本发明还可采用旋涂法将MXene溶液制备层MXene层1。真空抽滤法属于业内比较普遍的方法，即采用真空抽滤装置在预设孔径的滤膜上进行真空抽滤，得到MXene层1。下面将介绍旋涂法的主要步骤：

本发明优选实施方式中，在所述旋涂的过程中，包括第一次旋涂和第二次旋涂，所述第一次旋涂的转速为200-500r/min，第一次旋涂的时间为10-15s，所述第二次旋涂的转速为1800-2500r/min，第二次旋涂的时间为30-50s。本发明采用两步旋涂法制备MXene层1，第一步为低速旋涂，第二步为高速旋涂。两步旋涂法可制备出致密、均匀的MXene层1，进一步提高MXene层1的性能。

请参考图5，本发明实施例还提供了一种运动检测装置的制备方法，包括：

步骤1：取MAX原材料，将所述MAX原材料制备成MXene溶液；

步骤2：取正电极3和负电极4，在所述正电极3和所述负电极4的表面采用旋涂法制备MXene层1；

步骤3：在所述MXene层1表面采用旋涂法形成保护层2。

本发明实提供的一种运动检测装置的制备方法，制备工艺简单，可简单，快速地制备出正电极3和负电极4设于所述MXene层1内的运动检测装置。另外，本发明采用旋涂法制备MXene层1和保护层2，旋涂法可制备出均匀且成膜效果较好的MXene层1和保护层2，进一步提高MXene层1和保护层2的性能。

请参考图图6，本发明优选实施方式中，通过插层法将所述MAX原材料制备成MXene溶液，在所述插层法的制备过程中，将所述MAX原材料与酸性溶液反应，得到混合溶液，再将所述混合溶液进行超声和离心操作，使离心后的所述混合溶液的pH为5-6，再将所述混合溶液与异丙胺溶液进行反应，得到所述MXene溶液。而采用插层法制备的MXene溶液中的MXene材料的SEM图如图6所示。

本发明提供的插层制备方法通过采用异丙胺溶液进行插层操作，可制备出层间距较大的MXene材料。而层间距越大的MXene材料，其压阻效应越明显，对运动检测的效果越明显。优选地，所述MAX原材料包括钛碳化铝。优选地，酸性溶液为氢氟酸。

本发明优选实施方式中，所述MXene溶液中，MXene的层间距为80-200nm。优选地，MXene的层间距为100-170nm。更优选地，MXene的层间距为 120-160nm。

本发明优选实施方式中，本发明还可采用单次刻蚀法或多次刻蚀法制备 MXene溶液。

请参考图7，当采用多次刻蚀法制备MXene溶液时，取MAX原材料，将所述MAX原材料与酸性溶液反应20-24h后再加等量的所述酸性溶液反应 20-24h，重复2-5次，得到MXene溶液。而采用多次刻蚀法制备的MXene溶液中的MXene材料的SEM图如图7所示。

请参考图8，当采用单次刻蚀法制备MXene溶液时，取MAX原材料，将所述MAX原材料与酸性溶液反应60-72h，得到混合溶液，再将混合溶液进行离心，使离心后的混合溶液的pH为5-6，得到MXene溶液。而采用单次刻蚀法制备的MXene溶液中的MXene材料的SEM图如图8所示。

本发明优选实施方式中，采用真空抽滤法将MXene溶液制备层MXene层1。本发明还可采用旋涂法将MXene溶液制备层MXene层1，亦可采用旋涂法制备保护层2。真空抽滤法属于业内比较普遍的方法，即采用真空抽滤装置在预设孔径的滤膜上进行真空抽滤，得到MXene层1。下面将介绍旋涂法的主要步骤：

本发明优选实施方式中，在所述旋涂的过程中，包括第一次旋涂和第二次旋涂，所述第一次旋涂的转速为200-500r/min，第一次旋涂的时间为10-15s，所述第二次旋涂的转速为1800-2500r/min，第二次旋涂的时间为30-50s。本发明采用两步旋涂法制备MXene层1和保护层2，第一步为低速旋涂，第二步为高速旋涂。两步旋涂法可制备出致密、均匀的MXene层1和保护层2，进一步提高 MXene层1的性能。

本发明实施例提供了一种如本发明实施例提供的运动检测装置在检测声音和关节运动中的应用。

本发明实施例提供的运动检测装置可准确地检测声音(人体声音或物体声音)的各种音调，将声音完全检测出来，并且运动检测装置还可检测关节的活动与否。

下面将分多个实施例对本发明实施例进行进一步的说明。

实施例1：本发明提供了一种运动检测装置的制备方法，包括：

步骤1：取0.1g，500目的钛碳化铝与9ml，质量分数40％的氢氟酸在45℃的水浴环境下反应24h，得到混合溶液。再将混合溶液进行60min的超声操作，随后进行5次离心操作，每次离心操作的转速为3500r/min，每次离心操作的时间为10min，使混溶液的pH为6,再添加9ml的异丙胺溶液进行18h的插层操作，得到MXene溶液。采用真空抽滤法将MXene溶液制备层MXene层1。

步骤2：在MXene层1上设置银材质的正电极3和负电极4。

步骤3：在所述MXene层1、所述正电极3和所述负电极4的表面采用旋涂法制备保护层2。在旋涂过程中，3ml的PDMS溶液滴涂在MXene层1上，然后以300r/min的转速旋转10s，再以2000r/min的转速旋转30s，得到保护层2。

步骤4：将正电极3和负电极4表面的保护层2去除以使正电极3和负电极 4的一侧表面暴露，再使用导线连接在正电极3和负电极4上，得到运动检测装置。

实施例2：本发明提供了一种运动检测装置的制备方法，包括：

步骤1：取0.1g，500目的钛碳化铝与9ml，质量分数40％的氢氟酸在45℃的水浴环境下反应24h，得到混合溶液。再将混合溶液进行60min的超声操作，随后进行5次离心操作，离心操作的转速为3500r/min，离心操作的时间为10min，使混溶液的pH为6，再添加9ml的异丙胺溶液进行18h的插层操作，得到MXene 溶液。

采用旋涂将MXene溶液制备层MXene层1。取硅片在双氧水中进行亲水处理24h。将硅片置于旋涂仪上，先滴3ml的PMMA与硅片上，然后以300r/min 的转速旋转10s，再以2000r/min的转速旋转30s，得到PMMA层，再在PMMA 层上滴3ml的MXene溶液，然后以300r/min的转速旋转10s，再以2000r/min 的转速旋转30s，得到MXene层1。最终将旋涂好的硅片置于丙酮溶液中浸泡 2h，使PMMA去除，得到MXene层1。

步骤2：在MXene层1上设置金材质的正电极3和负电极4。

步骤3：在所述MXene层1、所述正电极3和所述负电极4的表面采用旋涂法制备保护层2。在旋涂过程中，3ml的PDMS溶液滴涂在MXene层1上，然后以300r/min的转速旋转10s，再以2000r/min的转速旋转30s，得到保护层2。

步骤4：将正电极3和负电极4表面的保护层2去除以使正电极3和负电极 4的一侧表面暴露，再使用导线连接在正电极3和负电极4上，得到运动检测装置。

实施例3：本发明提供了一种运动检测装置的制备方法，包括：

步骤1：取0.1g，500目的钛碳化铝与3ml，质量分数40％的氢氟酸在45℃的水浴环境下反应24h，然后再添加3ml，质量分数40％的氢氟酸反应24h，重复2次，共添加9ml的氢氟酸，共反应72h。反应完毕后超声60min，得到MXene 溶液。

步骤2：取硅片，将硅片置于旋涂仪上，再在硅片表面设置叉指电极，将 3ml的MXene溶液滴涂在叉指电极上，然后以300r/min的转速旋转10s，再以 2000r/min的转速旋转30s，得到MXene层1。

步骤3：在MXene层1表面滴涂在3ml的PDMS溶液，然后以300r/min的转速旋转10s，再以2000r/min的转速旋转30s，得到PDMS层。

步骤4：将硅片浸泡在25％的氢氧化钠溶液中12h，以去除硅片，再使用导线连接在正电极3和负电极4上，得到运动检测装置。

效果实施例

本发明还采用本发明实施例1制备的运动检测装置进行了三个项目的测试。其中，第一个检测项目为：将运动检测装置贴附在食指关节处，并将运动检测装置引出的两根导线连接到多功能万用表上，将万用表调至欧姆档并将其连接在电脑上，通过操作软件FlukeViewFroms进行数据的初步采集。连接完毕后开始测试。测试者食指弯曲90°并弯曲12次，每次不同的运动间隔时间在5s之间调整，与此同时电脑开始采集数据，并将采集频率设定在50Hz进行采集，测试完毕所得数据为电阻值数组，将获得的数据数组导入到MATLAB进行处理，最后得到电阻响应曲线图。

第二个检测项目为：将运动检测装置贴附在喉部环装软骨附近(因为人体喉部周围肌肉等组织的运动较为复杂，其中环状软骨附近的组织结构在发音的时候会产生较大的运动幅度变化，能够为检测装置提供更好的激励)。然后同上述设置一样将装置连接完毕。测试者先读两次一声声调的“o”，然后再两次二声声调的“o”，每次不同的发音间隔时间在8s之间调整，并采用与上述相同的采集方式进行采集，最后得到电阻响应曲线图。

第三个检测项目为：将运动检测装置小音箱的振圈上，通过播放50-500Hz 不同频率的单音频信号进行激励，然后同上述设置一样将装置连接完毕，然后分别播放50Hz，150Hz，200Hz，250Hz，300Hz，350Hz，500Hz的单音频信号，播放时间为10s，对不同频率的音频信号产生的震动识别，并采用与上述相同的采集方式进行采集，最后得到电阻响应曲线图。

第一个检测项目的结果如图9所示。图9为本发明实施例中食指关节弯曲的结果测试图，横坐标代表时间(单位秒)，纵坐标代表电阻阻值(单位千欧)。从图中可以看出本发明的运动检测装置灵敏度很高，当食指弯曲时，可以运动检测装置根据压阻效应可以很有效地将其检测出来。并且12次的重复试验测试的电阻值都比较平均，电阻阻值维持在13.3-13.5千欧，亦可体现出本发明提供的运动检测装置稳定性很高。

第二个检测项目的结果如图10所示。图10为本发明实施例中人体喉部发音的结果测试图，横坐标代表时间(单位秒)，纵坐标代表电阻阻值(单位千欧)。从图中可以看出，运动检测装置能够基本识别这四次读音，四次读音都有自己的特征值与特征峰，其中前面两个特征值波形相对于后面两个特征值波形有明显的变化，说明运动检测可以实现分别对‘o’的一声和二声声调进行识别。

第三个检测项目的结果如图11所示。图11为本发明实施例中不同单音频信号的结果测试图，横坐标代表频率(单位Hz)，纵坐标代表电阻阻值(单位千欧)。从图中可以看出，本发明提供的运动检测装置对各个频率的单音频信号都能很准确地检测出来。另外，本发明通过实施例1的制备方法制备出来的运动检测装置对300Hz的单音频信号的检测最为灵敏，从图11中可以看出，300Hz 时的电阻变化量是最大的，电阻变化量达到0.51千欧。综上所述，从上述三个检测项目中可以发现，本发明提供的运动检测装置可以有效地对声音和关节运动做出灵敏，且精确的检测。

以上对本发明实施方式所提供的内容进行了详细介绍，本文对本发明的原理及实施方式进行了阐述与说明，以上说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种运动检测装置，其特征在于，包括层叠设置的MXene层和保护层，以及同时设置于所述MXene层内或同时设置于所述保护层内的正电极和负电极，且所述正电极和所述负电极的一侧表面暴露；当所述正电极与所述负电极同时设置于所述MXene层内时，所述正电极与所述负电极背离所述保护层的一侧表面与所述MXene层的表面齐平；当所述正电极与所述负电极同时设置于所述保护层内时，所述正电极与所述负电极背离所述MXene层的一侧表面与所述保护层的表面齐平；所述正电极和所述负电极之间的间距为50-100μm，所述MXene层中MXene材料的层间距为80-200nm，且所述MXene材料通过采用多次刻蚀法制备而成；

其中，所述MXene材料的制备方法包括：取MAX原材料，将所述MAX原材料制备成MXene溶液，再将所述MXene溶液制备成所述MXene层；其中，通过多次刻蚀法将所述MAX原材料制备成MXene溶液，在所述多次刻蚀法的制备过程中，将所述MAX原材料与酸性溶液反应20-24h后再加等量的所述酸性溶液反应20-24h，重复3-5次，得到MXene溶液。

2.如权利要求1所述的运动检测装置，其特征在于，所述正电极和所述负电极构成叉指电极，所述正电极包括多个间隔设置的第一子电极，所述负电极包括多个间隔设置的第二子电极，多个所述第一子电极与多个所述第二子电极交错排列，任意相邻的所述第一子电极与所述第二子电极之间的间距为50-100μm。

3.如权利要求1所述的运动检测装置，其特征在于，所述保护层的材质包括聚二甲基硅氧烷。

4.如权利要求1所述的运动检测装置，其特征在于，所述正电极和/或所述负电极的材质包括金和银中的一种或两种。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的运动检测装置的制备方法，其特征在于，包括：

取MAX原材料，将所述MAX原材料制备成MXene溶液，再将所述MXene溶液制备成MXene层；其中，通过多次刻蚀法将所述MAX原材料制备成MXene溶液，在所述多次刻蚀法的制备过程中，将所述MAX原材料与酸性溶液反应20-24h后再加等量的所述酸性溶液反应20-24h，重复3-5次，得到MXene溶液；所述MXene层中MXene的层间距为80-200nm；

在所述MXene层的表面设置正电极和负电极；

在所述MXene层、所述正电极和所述负电极的表面采用旋涂法制备保护层；

将所述正电极和所述负电极表面的保护层去除以使所述正电极和所述负电极的一侧表面暴露，得到运动检测装置。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在所述旋涂的过程中，包括第一次旋涂和第二次旋涂，所述第一次旋涂的转速为200-500r/min，第一次旋涂的时间为10-15s，所述第二次旋涂的转速为1800-2500r/min，第二次旋涂的时间为30-50s。

7.一种如权利要求1-4任一项所述的运动检测装置的制备方法，其特征在于，包括：

取MAX原材料，将所述MAX原材料制备成MXene溶液；其中，通过多次刻蚀法将所述MAX原材料制备成MXene溶液，在所述多次刻蚀法的制备过程中，将所述MAX原材料与酸性溶液反应20-24h后再加等量的所述酸性溶液反应20-24h，重复3-5次，得到MXene溶液；

取正电极和负电极，在所述正电极和所述负电极的表面利用所述MXene溶液采用旋涂法制备MXene层；所述MXene层中MXene材料的层间距为80-200nm；

在所述MXene层表面采用旋涂法形成保护层。

8.如权利要求1-4任一项所述的运动检测装置在检测声音和关节运动中的应用。

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