【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于功能纤维，具体涉及一种螺旋皮芯结构碳基纱线及其制备方法和湿气发电应用。
技术介绍
1、随着智能生活方式的普及，柔性、多功能的可穿戴电子产品，如电子纺织品、电子皮肤、手环、活体植入物等，引起人们的极大关注。为此，已经不断开发出不同类型的绿色和简洁的能量发生器来为这些电子设备供电，例如压电发电机、摩擦发电机、热电发电机和湿气感应发电机。其中，湿气感应发电机meg可以通过吸湿材料或电极与水分的相互作用，将大气中水分子的化学能转化为电能，为满足可穿戴电子领域的能源需求提供了新的选择。
2、目前的湿气发电材料大多是块状、膜状材料。纤维作为湿气发电材料具有大的长径比，有助于提高与湿气的接触面，进而提升湿气发电效率；其高的机械强度和柔韧性使其更容易适应不同形状和表面，便于集成到各种设备和系统中；此外，纤维的制备相对简单，可以通过纺织加工技术制备。然而，现有纤维状的meg只能产生间歇性的电输出，有效的集成策略仍然是空白。
3、因此，本领域亟需开发具有连续输出、大功率密度以及与可穿戴设备有效集成的纤维/纱线形meg。
技术实现思路
1、基于现有技术中存在的上述缺点和不足，本专利技术的目的之一是至少解决现有技术中存在的上述问题之一或多个，换言之，本专利技术的目的之一是提供满足前述需求之一或多个的一种螺旋皮芯结构碳基纱线及其制备方法和湿气发电应用。
2、为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、一种螺旋皮芯结构碳基纱线，包括
4、第一导电碳基纤维的第一处理段与第二导电碳基纤维的第二处理段加捻构成螺旋皮芯结构；
5、第一导电碳基纤维的第一未处理段和第二导电碳基纤维的第二未处理段分别位于螺旋皮芯结构的两端。
6、作为优选方案，所述离子传输通道层为聚合物电解质凝胶。
7、作为优选方案，所述聚合物电解质凝胶为磷酸聚乙烯醇凝胶、盐酸聚乙烯醇凝胶、聚乙二醇化壳聚糖凝胶中的一种或多种。
8、作为优选方案，所述吸湿层为二氧化硅、硫酸镁、氯化钙中的一种或多种。
9、作为优选方案，所述第一导电碳基纤维选自碳纳米管纤维或石墨烯纤维；
10、所述第二导电碳基纤维选自碳纳米管纤维或石墨烯纤维。
11、作为优选方案，所述第一导电碳基纤维和第二导电碳基纤维分别由多股碳基纤维原丝加捻而成。
12、作为优选方案，多股碳基纤维原丝加捻的捻度为75～500t/m。
13、作为优选方案，所述第一导电碳基纤维的第一处理段与第一未处理段的长度比为1：(0.2～0.5)；
14、所述第二导电碳基纤维的第二处理段与第二未处理段的长度比为1：(0.2～0.5)。
15、本专利技术还提供如上任一项方案所述的螺旋皮芯结构碳基纱线的制备方法，包括以下步骤：
16、(1)利用浸渍提拉法在第一导电碳基纤维的第一处理段之外附着离子传输通道层；
17、利用浸渍提拉法在第二导电碳基纤维的第二处理段之外附着吸湿层；
18、(2)使用纱线捻度仪将第一导电碳基纤维的第一处理段与第二导电碳基纤维的第二处理段加捻，得到螺旋皮芯结构碳基纱线。
19、本专利技术还提供如上任一项方案所述的螺旋皮芯结构碳基纱线或如上方案所述的制备方法制得的螺旋皮芯结构碳基纱线的应用，用于湿气发电。
20、本专利技术与现有技术相比，有益效果是：
21、(1)本专利技术的碳基纱线基于其螺旋皮芯结构，纤维的径向存在亲水性差异，可以自发产生水分浓度差，并且提供了质子迁移的路径；通过引入水浓度梯度结构，与碳基纤维孔道内形成的基于双电层效应的流动电势机制协同发电；
22、(2)本专利技术的碳基纱线具有良好的湿气发电性能且能持续发电，最大的瞬时输出功率密度可达到8.79*10-5w/m2；
23、(3)本专利技术的碳基纱线可以编织成织物产生更多能量，为商业电子设备供电，这种柔性、便携、多功能的螺旋皮芯结构的碳基纱线在可穿戴电子领域具有良好的应用前景和开发潜力，有望连续生产。
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1.一种螺旋皮芯结构碳基纱线，其特征在于，包括第一导电碳基纤维和第二导电碳基纤维，第一导电碳基纤维沿其轴向分为第一处理段和第一未处理段，第一处理段之外包覆有离子传输通道层；第二导电碳基纤维沿其轴向分为第二处理段和第二未处理段，第二处理段之外包覆有吸湿层；
2.根据权利要求1所述的螺旋皮芯结构碳基纱线，其特征在于，所述离子传输通道层为聚合物电解质凝胶。
3.根据权利要求2所述的螺旋皮芯结构碳基纱线，其特征在于，所述聚合物电解质凝胶为磷酸聚乙烯醇凝胶、盐酸聚乙烯醇凝胶、聚乙二醇化壳聚糖凝胶中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的螺旋皮芯结构碳基纱线，其特征在于，所述吸湿层为二氧化硅、硫酸镁、氯化钙中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的螺旋皮芯结构碳基纱线，其特征在于，所述第一导电碳基纤维选自碳纳米管纤维或石墨烯纤维；
6.根据权利要求1所述的螺旋皮芯结构碳基纱线，其特征在于，所述第一导电碳基纤维和第二导电碳基纤维分别由多股碳基纤维原丝加捻而成。
7.根据权利要求6所述的螺旋皮芯结构碳基纱线，其特征在于，多股
8.根据权利要求1所述的螺旋皮芯结构碳基纱线，其特征在于，所述第一导电碳基纤维的第一处理段与第一未处理段的长度比为1：(0.2～0.5)；
9.如权利要求1-8任一项所述的螺旋皮芯结构碳基纱线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.如权利要求1-8任一项所述的螺旋皮芯结构碳基纱线或如权利要求9所述的制备方法制得的螺旋皮芯结构碳基纱线的应用，其特征在于，用于湿气发电。
...【技术特征摘要】
1.一种螺旋皮芯结构碳基纱线，其特征在于，包括第一导电碳基纤维和第二导电碳基纤维，第一导电碳基纤维沿其轴向分为第一处理段和第一未处理段，第一处理段之外包覆有离子传输通道层；第二导电碳基纤维沿其轴向分为第二处理段和第二未处理段，第二处理段之外包覆有吸湿层；
2.根据权利要求1所述的螺旋皮芯结构碳基纱线，其特征在于，所述离子传输通道层为聚合物电解质凝胶。
3.根据权利要求2所述的螺旋皮芯结构碳基纱线，其特征在于，所述聚合物电解质凝胶为磷酸聚乙烯醇凝胶、盐酸聚乙烯醇凝胶、聚乙二醇化壳聚糖凝胶中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的螺旋皮芯结构碳基纱线，其特征在于，所述吸湿层为二氧化硅、硫酸镁、氯化钙中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的螺旋皮芯结构碳基纱线，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：倪庆清，徐亚茹，倪琪，陈家安，徐路，齐晓明，闫永杰，
申请(专利权)人：现代纺织技术创新中心鉴湖实验室，
类型：发明
国别省市：
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