[發(fā)明專利]可拉伸的導電紗線及其制造方法

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• 申請日: 2021-10-28
• 公開（公告）號: CN114302984A
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設計）人: 馬志軍;鄭子劍;莊秋娜
• 申請（專利權）人: 香港理工大學
• 主分類號: D01F6/26
• 分類號: D01F6/26;D01F11/06;D06M13/188;D06M11/83;D02G3/04;D02G3/44;D06M101/20
• 代理公司: 北京世峰知識產權代理有限公司 11713
• 代理人: 卓霖;張春媛

一種可拉伸的導電紗線及其制造方法，該可拉伸的導電紗線由彈性體紗線和分散在彈性體紗線中和表面的銀顆粒組成。該制造方法基于聚合物和彈性體的共熱拉延和銀顆粒的后加載，屬于可擴展的生產技術。該制造方法簡單、高效且成本效益高，同時可避免使用有毒的有機溶劑。

技術領域

本發(fā)明總體上涉及一種具有超拉伸性和高導電性的紗線及其制造方法。

背景技術

可穿戴電子產品在人類日常生活中扮演越來越重要的角色。它們通常設計成戴在手腕上的條帶和手表、穿在腳上的鞋襪、戴在頭上的眼鏡和頭盔以及包括智能服裝、背包、手杖和配件等產品的形式。可穿戴電子產品的典型應用包括運動/健康監(jiān)測、定位、通訊、娛樂、電子支付等。根據市場統(tǒng)計，2020年全球可穿戴電子產品市場規(guī)模可達到312.7億美元，相當于2015-2020年期間每年增長17.8％。可穿戴電子產品將是一個巨大的市場。除了功能之外，消費者對未來可穿戴電子產品的舒適性的要求也將越來越高。作為基礎部件的高性能彈性導電材料已成為對可穿戴電子產品技術進一步發(fā)展產生重大影響。

另一方面，紗線是生產服裝的基本和最重要的材料。由紗線制成的織物通常具有良好的透氣性和透濕性，以及柔軟的觸感。為了提供穿著的舒適性和便利性，可穿戴電子產品未來發(fā)展的最重要趨勢之一是將電子設備與服裝集成，或直接將電子功能賦予服裝。導電紗是電子織物材料的基礎。因此，它將在高性能可穿戴電子產品的未來發(fā)展中發(fā)揮重要作用。為滿足可穿戴電子產品對大變形適應性的需求，如在人體關節(jié)部位處使用的器件，迫切需要開發(fā)高性能彈性導電紗。然而，目前已公開的彈性導電紗至少存在以下缺點：1、未能同時具備高拉伸性和導電性；2、制造工藝不適合產業(yè)化；以及3、制造成本太高，無法商業(yè)化。

發(fā)明內容

本發(fā)明公開一種用于制造可拉伸的導電紗線的方法，其包括：提供由彈性體組成的棒，該彈性體為聚(苯乙烯-嵌段-丁二烯-嵌段-苯乙烯)(SBS)、氫化聚(苯乙烯-嵌段-丁二烯-嵌段-苯乙烯))(SEBS)或聚氨酯(PU)；將該棒插入由第一丙烯酸酯類聚合物組成的第一管中從而生成第一纖維預制棒；對該第一纖維預制棒加熱并拉伸從而生成具有包芯結構的第一復合纖維；將該第一復合纖維切為多根復合纖維條；將該多根復合纖維條插入由第二丙烯酸酯類聚合物組成的第二管中從而生成第二纖維預制棒；對該第二纖維預制棒加熱并拉伸從而生成第二復合纖維；將該第二復合纖維浸泡在冰醋酸溶液或甲酸溶液中以去除第二復合纖維中的第一丙烯酸酯類聚合物和第二丙烯酸酯類聚合物從而生成由該彈性體組成的復絲紗；將該復絲紗浸泡在包括醇類溶劑的三氟乙酸銀(AgTFA)溶液中以將AgTFA溶液中的銀(Ag)離子加載到該復絲紗從而生成負載有Ag離子的復絲紗；以及將該負載有Ag離子的復絲紗浸泡在用于將該Ag離子還原成Ag顆粒的還原劑溶液中以生成附著在復絲紗的表面和內部的Ag顆粒，從而生成所述可拉伸的導電紗線。

根據某些實施例，提供由彈性體組成的棒的步驟包括通過溶液澆鑄或熱擠壓該彈性體以制備該棒。

根據某些實施例，該第一丙烯酸酯類聚合物為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚甲基丙烯酸乙酯，該第二丙烯酸酯類聚合物為PMMA或聚甲基丙烯酸乙酯。

根據某些實施例，該第一丙烯酸酯類聚合物和該第二丙烯酸酯類聚合物具有相同的丙烯酸酯類聚合物。

根據某些實施例，該第一丙烯酸酯類聚合物和該第二丙烯酸酯類聚合物具有不同的丙烯酸酯類聚合物。

根據某些實施例，該彈性體為SBS，該第一丙烯酸酯類聚合物和該第二丙烯酸酯類聚合物為PMMA。

根據某些實施例，對該第一纖維預制棒加熱并拉伸的步驟包括熱拉伸溫度為150℃至350℃。

根據某些實施例，本方法還包括將該多根復合纖維條堆疊在一起并且將堆疊的復合纖維條插入該第二管中。

根據某些實施例，在對該第二纖維預制棒加熱并拉伸的同時，旋轉該第二纖維預制棒以使復絲紗的長絲加捻。