[發明專利]一種基于碳纖維的柔性材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010164207.8
• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN111304795B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 周云英;岳志杰;莫宗云
• 申請（專利權）人: 北華航天工業學院
• 主分類號: D02G3/04
• 分類號: D02G3/04;D02G3/32;D02G3/38;D01H13/10;D06M11/48;D06M11/83;D06M11/11;D06M11/64;D06M101/40
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 李興林

本發明公開了一種基于碳纖維的柔性材料制備方法，包括以下步驟：A、配置二氧化錳水溶液；B、將一支碳納米管束在二氧化錳水溶液中浸漬，然后取出碳納米管束進行干燥；C、在另一支碳納米管束的表面通過電鍍工藝覆蓋鍍鋅層；D、將上述兩支碳納米管束纏繞于彈性纖維基底上，得到導電紡織品。本發明能夠改進現有技術的不足，提高了柔性導電材料的耐用度。

技術領域

本發明涉及柔性可穿戴紡織品技術領域，尤其是一種基于碳纖維的柔性材料及其制備方法。

背景技術

可穿戴技術是將多媒體、傳感器和無線通信等嵌入衣著中，并通過手勢和眼動操作等多種交互方式操控。新世紀以來，可穿戴技術在商業、娛樂、教育等領域應用得越來越廣泛，并逐步滲入軍事、運動等領域，發展勢頭迅猛。隨著科技的發展和人類壽命的延長，嵌有各類健康傳感器的可穿戴設備也應運而生，可用于追蹤及實時監測人體的健康狀況，并且越來越朝著使用方便、節省空間、安全高效、多功能等特點發展。柔性可穿戴紡織品包括紡織品、電子元件、導電材料和電源等部分，其中導電材料在柔性可穿戴紡織品中具有極其重要的作用，主要用于傳輸電能和信號。柔性導電纖維也被稱為柔彈電極，指一種納米級別、導電性能優異且彎曲度極好的復合材料。隨著智能服裝技術的發展，具有柔彈性、導電性及輕薄性的電極材料對于可穿戴裝備的開發具有極大的推動作用。通常的導電織物，使用聚苯胺、聚吡咯、聚苯乙烯磺酸等導電聚合物涂覆紡織品或者將不銹鋼纖維、銀線與紡織纖維混編等方法都能使紡織品獲得導電性能。但是導電聚合物在實際應用中電阻偏大，且會影響紡織品的穿著舒適性、手感和透氣透濕性能；不銹鋼纖維和銀線則缺乏柔性，無法滿足柔性可穿戴的需求。碳納米管、石墨烯、一維金屬納米線等導電納米材料的出現為柔性可穿戴紡織品的進一步發展提供了良好的契機。但是，現有的碳纖維柔性導電材料在使用過程中電導率變化較大，導致相應的電器元件工作狀態不穩定。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種基于碳纖維的柔性材料及其制備方法，能夠解決現有技術的不足，提高了柔性導電材料的耐用度。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案如下。

一種基于碳纖維的柔性材料制備方法，包括以下步驟：

A、配置二氧化錳水溶液；

B、將一支碳納米管束在二氧化錳水溶液中浸漬，然后取出碳納米管束進行干燥；

C、在另一支碳納米管束的表面通過電鍍工藝覆蓋鍍鋅層；

D、將上述兩支碳納米管束纏繞于彈性纖維基底上，得到導電紡織品。

作為優選，步驟A中，二氧化錳水溶液還包括氯化鋁，其中二氧化錳的含量為1～10g/L，氯化鋁的含量為二氧化錳含量的20％～30％。

作為優選，步驟B中，碳納米管束在二氧化錳水溶液中浸漬三次；

第一次浸漬20min，浸漬溫度為45℃，浸漬后干燥；

第二次浸漬30min，浸漬溫度為25℃，浸漬后將碳納米管束放入酸液中進行酸處理；酸處理后直接進行第三次浸漬；

第三次浸漬10min，浸漬溫度為55℃，浸漬后干燥。

作為優選，酸處理的酸液為稀鹽酸和稀硝酸的混合液，其中鹽酸含量為2.5wt％，硝酸含量為1.5wt％，酸處理的溫度為25℃，酸處理的時間為15min。

作為優選，步驟D中，通過纏繞機構將碳納米管束纏繞于彈性纖維基底，纏繞機構包括兩個并列設置的碳納米管束輸送，每個碳納米管束輸送的出口處設置有一個壓輪，碳納米管從壓輪的下方通過并與碳納米管滾動接觸，壓輪軸接于第一氣缸上，第一氣缸帶動壓輪上下移動，第一氣缸上固定有導向片，兩個碳納米管束在導向片的導向作用下產生豎直方向的部分重疊，壓輪的前方設置有彈性纖維夾持器，彈性纖維夾持器通過旋轉電機安裝在第二氣缸上，第二氣缸帶動彈性纖維夾持器左右移動。