丝或纤维制造技术

一种丝或纤维，包含液晶弹性体和激励器，所述激励器能够激励丝或纤维，从而导致丝或纤维的尺寸发生改变。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种丝或纤维，尤其是用于织物或衣服、其目标是使织物或衣服的一个或者多个特性发生改变的丝或纤维。已知有大量的改变纤维或丝尺寸的方法。用占原始尺寸的分数表示的纤维尺寸的改变称为应变。已知可以利用激励器来改变纤维的尺寸。但是，大多数已知材料显示极其有限的应变，就是说，当受到刺激时，只能发生有限的位移或形状改变。例如压力材料的应变小于1％，形状记忆合金的应变小于8％，铁电聚合物的应变小于5％。已知有些材料具有大得多的应变，例如离子聚合物凝胶和介电弹性体。但是，这些材料的缺点在于要么需要通常为液体的离子导体，要么需要达到102伏/微米级的极高电场。具有大的、线性应变的材料是很少的。本专利技术的目的在于提供一种丝或者纤维，所述丝或纤维的尺寸响应于激励器可发生可控和可逆的改变。本专利技术的另一个目的在于提供一种丝或者纤维，所述丝或纤维可以发生相当大的应变。根据本专利技术，提供了一种丝或纤维，包括液晶弹性体，和能够激励所述丝或纤维从而导致其尺寸发生改变的激励器。优选地，丝或纤维的激励导致其轴向或线性尺寸发生改变。表达为占原始线性尺寸的比的线性尺寸的改变称为线性应变。液晶弹性体包括功能性的长链弹性体、多个介晶(mesogenic)侧链和交联剂。形成介晶侧链的介晶是液晶活性基团。交联剂将长链弹性体连接起来，也是可以是液晶活性的。已知液晶具有将各向同性相与液晶相分离的各向同性相边界。由于液晶弹性体的性质，尤其是液晶的有序结合，以及长链弹性体的构象，当液晶从液相经过各向同性相边界时，弹性体链的长度会下降。该过程是可逆的，因此从各向同性相至液晶相时，材料会再膨胀。已知当液晶从各向同性相至液晶相时其膨胀可达300％。有利的是，至少部分介晶侧链是对齐的。对于大的单轴收缩和膨胀，要求几乎所有的介晶侧链对齐。这样，由相变导致的改变在整个弹性体上是单向的，从而可以将局部应变相加以产生大的总应变。对齐的液晶弹性体称为液态单晶弹性体(LSCE)。液晶各向同性相转变通常通过温度诱导产生，可以根据介晶侧链的类型、交联剂的类型、以及这两种化合物的浓度比例来调整温度值。允许较大范围的转变温度，从室温或更低最高至大于100℃的温度。例如，当用4’-甲氧基苯-4-(1-丁烯氧基)苯甲酸作介晶侧链时，将丁烯氧基团替换为乙烯氧基时，向列型(或近晶型)到各向同性相的转变温度下降可超过25℃。相似地，用己烯氧基替代丁烯氧基时，转变温度升高约25℃。另外，增加该例中每单元主链长度的介晶侧链数目通常也使向列型(或近晶型)到各向同性相的转变温度升高。有利的是，激励器包含一个沿丝或纤维轴向延伸的电极。优选的是，电极为弹性的。这样，当激励时，电极可以随着纤维的膨胀而膨胀，收缩而收缩。弹性电极可为例如波状的。有利的是，电极包括铬-金。铬-金薄膜的厚度为5-100纳米，通过电子束蒸发可以沉积在纤维或丝上，以便形成一个顺从电极。该电极一直保持其导电性直到应变超过20％。这样的薄膜可以均匀地涂覆于丝或纤维上。优选的是，电极包括至少部分沿丝或纤维长度延伸的螺旋状丝。电极可以基本上沿着丝或纤维的外表面延伸。另外，电极也可以在丝或纤维内部延伸。当电极在丝或纤维内部延伸时，其可以与纤维或丝的轴基本同轴延伸。便利的是，激励器包括导电材料。这些导电材料可以是例如碳纤维或者导电聚合物。可以采用下文中描述的激励器类型，从而在纤维或丝中产生欧姆热。在这种丝或纤维中，液晶弹性体的各向同性相变是由温度诱导的。液晶弹性体可包含含有聚甲基氢硅氧烷的弹性体主链，包含4-丁-3-烯氧基苯甲酸-4-甲氧基苯酯的介晶侧链，和包括例如基于1-(4-羟基-4’-联苯)-2-丁烷的聚醚的交联剂，所述聚醚具有向列型特性。有利的是，激励器包含第一和第二电极，两电极彼此分开。这样的电极布置可以用于在纤维两端施加电场，从而使纤维为可以电寻址的。在这种丝或纤维中，液晶弹性体通过施加电场而使液晶相的状态(例如近晶型)发生改变。为此，介晶需带有手性原子，例如(2S)-2-甲基丁基4-(4’-羟基苯甲羧基)苯甲酸酯。便利的是，两个电极均基本上沿丝或纤维的外表面延伸。或者，第一电极基本沿着丝或纤维的外表面延伸，第二电极在丝或纤维内部延伸。在另一实施例中，第一和第二电极均可用于在丝或纤维内部延伸。或者，第一和第二电极都包括指状电极。这种布置可用于在纤维的长度方向诱导电场。优选的是，第一和第二电极都是有弹性的。有利的是，第一电极和第二电极中的至少一个为波状的。便利的是，第一和第二电极中的至少一个电极包括铬-金。第一和第二电极中的一个或两个可以由厚度为5-100纳米的铬-金薄膜构成。在应变超过20％时，所述电极可以保持其导电性。这样的薄膜可以均匀涂覆于丝或纤维上。优选的是，液晶弹性体包含一种铁电液晶体弹性体，尤其是液态单晶弹性体。在这样的材料中，相转变和材料的激励都是由电场诱发的。应用铁电液晶弹性体，优选铁电型液态单晶弹性体可产生非常巨大的横向电收缩。可通过施加1伏/微米级的电场来诱发这种液晶弹性体发生相转变。便利的是，激励器中包括结合至介晶侧链中的偶氮基团。将偶氮基团结合至介晶侧链中使得能够采用辐射诱导反式至顺式的光致异构化反应，在该反应中，顺式异构体具有扭结的非介晶形状。这意味着对丝或纤维进行辐射可以导致丝或纤维的膨胀。当用另一波长的光进行照射时，丝或纤维出现舒张或收缩。这样的纤维由液晶弹性体构成，其中通过结合光敏性介晶侧链基团，例如偶氮苯，和/或光敏性介晶交联剂，例如二-偶氮苯，通过辐射诱导各向同性相变。参考以下附图，通过举例的方式对本专利技术进行详细描述，附图包括；附图说明图1是形成本专利技术纤维或丝的一部分的液晶弹性体的基本结构；图2的图形显示了本专利技术的丝或纤维的应变，所述应变作为归一化温度T/TN-I的函数，其中TN-I是指液晶向列型至各向同性相的转变温度；图3a-3h的示意图显示了根据本专利技术的由液晶弹性体构成的丝或纤维，其中通过温度诱导产生各向同性相变；图4a，4b和4c的示意图显示了根据本专利技术的第二实施例，其中丝或纤维由液晶弹性体构成，其中通过施加电场诱导产生各向同性相变；图5的示意图显示了本专利技术的第三实施例，其中丝或纤维由含有偶氮基团的液晶弹性体构成，其中应变由辐射诱导产生；图6的示意图为由根据本专利技术的丝或纤维构成的可变导电织物；图7的示意图显示了一件外衣，衣袖的袖口中结合有图6所述的织物；图8是图7所示外衣袖口阻力的示意图，所述阻力为形成外衣的织物中诱导产生的应变的函数；图9的校正曲线与图7所示外衣袖口施加至穿衣者的力相关；图10a-10d显示了在不同应变(即袖口的不同阻力)下测量的随时间变化的阻力。参考图1，适合形成本专利技术纤维或丝的液晶弹性体(LCE)的基本结构通常用附图标记2表示。LCE包括功能性的长链弹性体4，如PDMS，介晶侧链6和交联剂8。介晶是液晶活性基团，交联剂将长链弹性体4和第二长链弹性体4交联起来。现在参见图2，其显示了用归一化至低温下长度的纤维长度表示的应变，其作为归一化温度T/TN-I的函数，其中TN-I是指液晶向向列型转变的温度。根据液晶材料不同，液晶相可以是向列型，近晶型的或者胆甾型的。从图2可以看出，温度升高诱发应变。温度低于TN-I时，纤维长度发生改变，在温度为T/TN-I＝1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种丝或纤维（１０），其包含液晶弹性体（２）以及激励器，所述激励器能够激励丝或丝，从而导致丝或纤维的尺寸发生改变。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：MPB范布鲁根，JM克兰斯，JMJ登图恩德，JTA威尔德比克，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]