【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纺织纤维制备，尤其涉及一种涂覆液态金属的导电纤维及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着电子科技与纺织技术不断地发展进步，“智能服装”这类研究成为了热点，其中如何将导电纤维变得具有舒适的可穿戴性是其中的一个难点问题。传统的金属导线不仅缺乏柔韧性能和拉伸性能，在穿戴感受上的体验同样也并不令人满意。这使得研发一种在兼具优异的导电性能的同时，也要具有良好的柔韧性能和拉伸性能的纤维显得尤为重要。近些年来具有金属导电性以及极好的变形能力的液态金属很好地解决了上述问题，为科研人员在这类研究方向上解决了一重大难题。现在我们常见的期刊论文大部分是将液态金属注射到硅胶管中然后经过密封处理从而做成纤维。然而硅胶管作为纤维虽然具有良好的柔韧性能和拉伸性能，但在实际操作和产品效果中还是存在着一定的不便因素。基于以上研究，如何使这类新型导电纤维在已经具有良好的柔韧性能和拉伸性能的基础上进一步具有与常见织物纤维的共同特性，是当前的研究热点与难点。
2、使液态金属导电纤维在具有良好的导电性能的条件下，再使其具有织物纤维特性的研究主要包括以下几个方面：①通过一步螺旋热拉伸技术制造高拉伸导电纤维，提高其拉伸性能(journal of materials science&technology195(2024)136-145)；②以制造本质上可拉伸和多孔的弹性纤维，并在其上图案化导电液态金属电路(adv.funct.mater.2023,2308150)；③通过在室温下拉制lm注入的中空热塑性聚酯弹性体预制件，可以制造长而细、类似线
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种涂覆液态金属的导电纤维及其制备方法和应用，以克服传统的金属导线缺乏的柔韧性能与拉伸性能，和现有技术中虽然使导电纤维具有柔韧性能和拉伸性，但造成的穿着不舒适、制作成本高、工艺复杂等缺陷。
2、基于上述目的，本专利技术提供了一种涂覆液态金属的导电纤维，包括由内到外依次设置的酸处理导电纤维、液态金属涂覆层和外包裹层，所述酸处理导电纤维是将导电纤维经过浓度8-10％稀盐酸浴处理得到。
3、优选的，通过共轭静电纺丝技术，对经过上述处理后的纤维表面包裹上几层绝缘层作为外包裹层，即来回进行多次共轭静电纺丝。
4、通过收集辊使导电纤维穿过所述盐酸浴，收集辊的速度为15-100r/min。经过稀盐酸短时间处理是为了能够让液态金属能够充分的附着在纳米银纤维表面上，起到增加附着能力的作用。短时间处理：使用滚筒收集装置牵引纤维移动使导电纤维先后经过稀盐酸浴和液态金属浴。
5、所述液态金属为熔点温度在-15-40℃的低温或常温液态合金。其包括镓铟液态合金、铟锡液态合金、镓铟锡液态合金等。
6、所述外包裹层选自pvdf、尼龙6、聚乳酸、聚丙烯腈中的一种或多种。
7、所述导电纤维选自不锈钢金属纤维、导电碳纤维、镀银尼龙纤维以及聚丙胺导电纤维中的一种或多种。
8、本专利技术还提供所述涂覆液态金属的导电纤维的制备方法，包括如下步骤：
9、步骤一、导电纤维经浓度8-10％稀盐酸浴处理；
10、步骤二、对步骤一处理后的导电纤维进行涂覆液态金属；
11、步骤三、对步骤二处理后的导电纤维进行静电纺丝制备外包裹层。
12、步骤三所述静电纺丝是采用共轭静电纺丝，纺丝参数为：纺丝溶液浓度为16-18wt％，纺丝溶剂为丙酮和n，n-二甲基甲酰胺按重量比2:3混合配置制得，纺丝正电压12.5kv，纺丝负电压7.5kv，推进速度3ml/h，滚筒收集速度15-100r/min，喇叭口为800r/min。将材料与溶液混合后放入恒定温度的烘箱中进行加热，使材料与溶液完全融合。
13、所述静电纺丝制备外包裹层是来回进行3-5次共轭静电纺丝得到。共轭纺丝技术目的是为了在已经在表面涂覆了液态金属的纤维表面再包裹上与外界隔绝的保护层即绝缘外包裹层。可防止液态金属被氧化，来回进行3-5次共轭纺丝，可以更好的将液态金属包裹住，以防止泄露。经多次实验结果可以得出，共轭纺1次不足以将液态金属完全包覆。
14、本专利技术还提供所述涂覆液态金属的导电纤维在柔性材料、服装或功能器件中的应用。
15、所述功能器件为可穿戴无线通讯器件，其制备方法包括如下步骤:
16、步骤一、制备所述涂覆液态金属的导电纤维，作为构建体域网的基本材料；
17、步骤二、在电脑上设计合理的无线通讯响应图案，如圆形、方形、星形、椭圆形等，以适用于体域网的构建；
18、步骤三、响应图案采用数字集成技术，将设计好的图案导入数字式缝纫机并将制备的所述涂覆液态金属的导电纤维作为梭芯进行数字化缝制；
19、步骤四、在织物上的至少两块区域进行图案缝制，各个图案间的距离根据所规划的体域网进行调整，并用所述涂覆液态金属的导电纤维对图案进行连接适配，从而达到传输信息数据的效果。
20、本专利技术的有益效果：本专利技术经过盐酸处理后的导电纤维可以更好的让液态金属附着在上面，达到制成一种高导电率纤维的效果，并通过静电纺丝技术在高导电率纤维外层包裹绝缘层，实现对液态金属的防止氧化与泄露技术，简化了现有技术利用液态金属制作高导电性能纤维的制备工艺。仅仅使用市面上常见的材料以及价格偏低的成本，就可以达到高导电性能的纤维，且该纤维具有和织物纤维相似的特性。本专利技术制备简单，实际增益效果明显，可为智能可穿戴服装中导电纤维这一领域提供了一种可行性方案。
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1.一种涂覆液态金属的导电纤维，其特征在于，包括由内到外依次设置的酸处理导电纤维、液态金属涂覆层和外包裹层，所述酸处理导电纤维是将导电纤维经过浓度8-10％稀盐酸浴处理得到。
2.根据权利要求1所述涂覆液态金属的导电纤维，其特征在于，通过收集辊使导电纤维穿过所述盐酸浴，收集辊的速度为15-100r/min。
3.根据权利要求1所述涂覆液态金属的导电纤维，其特征在于，所述液态金属为熔点温度在-15-40℃的低温或常温液态合金。
4.根据权利要求1所述涂覆液态金属的导电纤维，其特征在于，所述外包裹层选自PVDF、尼龙6、聚乳酸、聚丙烯腈中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述涂覆液态金属的导电纤维，其特征在于，所述导电纤维选自不锈钢金属纤维、导电碳纤维、镀银尼龙纤维以及聚丙胺导电纤维中的一种或多种。
6.根据权利要求1-5任一项所述涂覆液态金属的导电纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
7.根据权利要求6所述涂覆液态金属的导电纤维的制备方法，其特征在于，步骤三所述静电纺丝是采用共轭静电纺丝，纺丝参数为：纺丝
8.根据权利要求7所述涂覆液态金属的导电纤维的制备方法，其特征在于，静电纺丝制备外包裹层的包裹次数与液态金属是否泄露、导电纤维耐磨性及应用场景有关。
9.权利要求1-5所述涂覆液态金属的导电纤维在柔性材料、服装或功能器件中的应用。
10.权利要求9所述的应用，其特征在于，所述功能器件为可穿戴无线通讯器件，其制备方法包括如下步骤:
...【技术特征摘要】
1.一种涂覆液态金属的导电纤维，其特征在于，包括由内到外依次设置的酸处理导电纤维、液态金属涂覆层和外包裹层，所述酸处理导电纤维是将导电纤维经过浓度8-10％稀盐酸浴处理得到。
2.根据权利要求1所述涂覆液态金属的导电纤维，其特征在于，通过收集辊使导电纤维穿过所述盐酸浴，收集辊的速度为15-100r/min。
3.根据权利要求1所述涂覆液态金属的导电纤维，其特征在于，所述液态金属为熔点温度在-15-40℃的低温或常温液态合金。
4.根据权利要求1所述涂覆液态金属的导电纤维，其特征在于，所述外包裹层选自pvdf、尼龙6、聚乳酸、聚丙烯腈中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述涂覆液态金属的导电纤维，其特征在于，所述导电纤维选自不锈钢金属纤维、导电碳纤维、镀银尼龙纤维以及聚丙胺导电纤维中的一种或多种。
6.根据权利要求1-5任一项所述涂覆...
【专利技术属性】
技术研发人员：龚维，王旭，杨伟峰，付凡，王健，李环宇，
申请(专利权)人：安徽农业大学，
类型：发明
国别省市：
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