[發明專利]一種可拉伸和按壓發光的多軸柔性發光纖維的制備方法

在審

• 申請號: 202211319291.1
• 申請日: 2022-10-26
• 公開（公告）號: CN115726193A
• 公開（公告）日: 2023-03-03
• 發明（設計）人: 樊威;劉金霖;劉泱;尹修陽;王峰;楊金
• 申請（專利權）人: 西安工程大學
• 主分類號: D06M15/263
• 分類號: D06M15/263;D06M15/643;D06M11/53;D06M11/83;D06M11/45;D06M15/256;D01F6/94;D01F1/10;C09K11/56;C09K11/02;D06M101/30
• 代理公司: 蘇州博格華瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 32558
• 代理人: 丁浩秋

本發明公開了一種可拉伸和按壓發光的多軸柔性發光纖維的制備方法，包括以下步驟：ZnS:Cu粉末和無水乙醇濕磨后烘干；聚二甲基硅氧烷(PDMS)主劑和助劑按比例混合為纖維基體液；將纖維基體液固化得到PDMS纖維，將固化PDMS纖維再次浸漬并粘附聚甲基丙烯酸甲酯顆粒得芯層纖維；在纖維基體液中加入異丙醇，ZnS:Cu粉末以及Al₂O₃粉末，配置成按壓發光層溶液，浸漬固化獲得能夠在按壓時激發出綠光的纖維A；在纖維基體液中加入前處理后的ZnS:Cu粉末以及聚四氟乙烯粉末，配置成拉伸發光層溶液，再將纖維A浸漬到拉伸發光層溶液中，固化后獲得能夠拉伸發光且能夠按壓發光的多軸柔性發光纖維，本發明與現有的其他機械力發光的纖維相比較可以實現雙向協同的發光。

技術領域

本發明涉及機械應力發光纖維領域，尤其涉及一種可拉伸和按壓發光的多軸柔性發光纖維的制備方法。

背景技術

將機械能轉化為光發射的方法在顯示器和應力傳感器的制備和應用很有前途，傳統的應變誘導發光，也被稱為機械發光(ML)，是實現這種能量轉換的最常見的方法，然而，這種機制有幾個局限性，影響了其實際應用：首先，高強度的ML材料通常是無機材料，如石英，稀土離子摻雜鋁酸鹽和硫化鋅摻雜金屬粒子，為了產生ML，材料本身的大楊氏模量導致在幾MPa尺度上的高閾值壓力；其次，ML通常伴隨著材料損傷和發光強度的衰減，這影響了ML的重現性，但因為機械力發光作用于人體中可以提供實時個人交流并且方便攜帶，從這個意義上說，能夠感知和響應環境變化的ML纖維，正在吸引人們的注意，因為發光紡織品是首選的高能見度設備的個人安全和有吸引力的信號，是相互識別或新的通信形式。然而，目前市面上大多數發光紡織品，包括可穿戴的光纖和光纖形狀的發光器件，數量較少且大多都依賴電力供應其發光。現在被制造出來的發光器件薄膜類的功能性相較于纖維類更為豐富，但薄膜類發光器件作用于織物上服帖性和美觀性都較差。

專利文件CN108093535B中，通過將發光粉與彈性體混合，可得到具有拉伸性能的發光活性層，但是其摻雜硫化鋅的電致發光粉采用交流激發，增加了電源導線元件，降低了舒適性。專利文件CN110592711A中，利用聚集誘導發光(AIE)材料制備發光纖維，能夠直接編織，具有高彈性但是其過于柔軟，無法提供沒有同時提供按壓發光的功能。

綜上，當下機械力發光的纖維中，柔軟纖維在拉伸的同時很難實現按壓的發光，而硬性纖維在按壓時又不能實現拉伸的發光，在此基礎上，研發出具有多效協同作用的多功能ML纖維，對于人體信號監測，未來顯示屏和傳感器件的發展有極大的潛力。

發明內容

本發明克服了現有技術的不足，提供一種可拉伸和按壓發光的多軸柔性發光纖維的制備方法。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案為：一種可拉伸和按壓發光的多軸柔性發光纖維的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：S1：粉末前處理：將ZnS:Cu粉末和無水乙醇濕磨后烘干；S2：將聚二甲基硅氧烷(PDMS)主劑和助劑按比例混合，配置纖維基體液；S3：將纖維基體液固化得到PDMS纖維，將固化PDMS纖維再次浸漬纖維基體液，并粘附聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)顆粒，固化得芯層纖維；S4：在纖維基體液中加入異丙醇，前處理后的ZnS:Cu粉末以及Al₂O₃粉末，配置成按壓發光層溶液，將芯層纖維浸漬后撈出固化，獲得能夠在按壓時激發出綠光的纖維A；S5：在纖維基體液中加入前處理后的ZnS:Cu粉末以及聚四氟乙烯(PTFE)粉末，配置成拉伸發光層溶液，再將纖維A浸漬到拉伸發光層溶液中，撈出固化后獲得能夠拉伸發光且能夠按壓發光的多軸柔性發光纖維。

本發明一個較佳實施例中，步驟S1中，采用的ZnS:Cu粉末的粒徑大小為20-35μm。

本發明一個較佳實施例中，步驟S2中，PDMS主劑與助劑的比例為10:1。

本發明一個較佳實施例中，步驟S2中，混合處理條件為：在常溫條件下，將主劑與助劑劇烈攪拌30min，使其充分混合均勻，靜置消泡備用。