[发明专利]导电纤维材料

说明书

技术领域

本发明涉及纤维材料，特别是导电的织物。所述纤维材料包括表面上沉积有大量纳米粒子的基底织物材料和所述纳米粒子顶上的导电聚合物层。

发明背景

纤维天然存在于植物和动物两者中。它们是一类材料，包括连续的长丝或分立的、类似于一段段的线的细长片。它们可以被纺成丝、细绳或绳，用作复合材料的组分，或编织成片以制造诸如纸或毡的产品。纤维形成织物，其可以是织造的、非织造的，形成针织物、编织物或纱线。

纤维可以被分类成“天然纤维”和“人造纤维”。在第一类中有例如棉花、毛发、皮毛、蚕丝和羊毛；而制造的“人造”纤维可以进一步分成两个亚类：再生纤维和合成纤维。再生纤维从天然纤维开始，通过对这些材料进行处理以形成纤维结构来制造。再生纤维也称为纤维素制品，源自于棉花和木浆中的纤维素。人造丝和乙酸酯是两种常见的再生纤维。合成纤维完全由化学品制成。最广泛使用的合成纤维类型是尼龙（聚酰胺）、聚酯、丙烯酸类和烯烃类。

“可穿戴电子产品”的概念在最近15年中，作为硅技术的密集小型化的直接结果而出现。尽管早些年中这种表述在本义上被用于指示将小的电子设备插入到织物基材中，但是它的意义已经慢慢变得更宽，现在它包括直接以织物形式实现的任何电子器件。可穿戴电子产品的第一个简单实例是电阻纱线的制造，其在被设计用于检测心电图信号（ECG）的系统中用作电极，如D.De Rossi,F.Carpi,F.Lorussi,A.Mazzoldi,R.Paradiso,E.P.Scilingo,A.Tognetti,AUTEX Res.Journal,2003,3,180中所示。更近些时候，有机织物有源器件、即场效应晶体管的第一个实例，也已提呈在J.B.Lee,V.Subramanian,IEEE Int.El.Devices Meet.,2003,8,1和M.Maccioni,E.Orgiu,P.Cosseddu,S.Locci,A.Bonfiglio,Appl.Phys.Lett.,2006,89,143515中。采取织物形式的晶体管，是实现更复杂器件和功能、包括制造完全基于织物的电路的可能性的出发点。出于以下几个原因，这一事实是非常重要的：首先，因为它允许克服固有地与两种非常不同的技术例如织物和电子学的融合相关的问题，能够将电子功能低成本地集成在普通织物平台上；其次但并不是不太重要地，因为它允许利用织物所提供的拓扑学丰富性（例如获得3D结构体系的能力，将不同纱线合并在独特结构中的可能性等）。这些可能性与获得具有所需电子学性质并维持正常纤维的机械和加工特点的纱线的能力相关。

在美国专利申请US 2010/279086中提供了一种导电织物。所述导电织物包含由合成、再生或天然纤维构成的基底层，形成在基底层上的能够通过预先设计的电模式自由形成的导电层，以及形成在导电层上以保护导电层免于损坏的绝缘层。

国际专利申请WO 2010/136720中公开的发明涉及通过涂层/凝结来生产多层导电纤维的方法的两种变化形式，所述纤维包括：（a）由天然或合成纤维制成的核心，以及（b）含有乙烯基醇的均聚物或共聚物和特别是碳制成的纳米管的鞘。发明还涉及得到的纤维及其用途。发明最后涉及包括通过编织或使用聚合物基质联结在一起的上述多层复合纤维的复合材料。

国际专利申请WO 2009/070574中描述的主题内容涉及通过原子层外延（ALE）方法、通常也称为原子层沉积（ALD）生长薄膜进行的纤维改性。目前公开的主题内容具体涉及通过低温ALD来修改纤维和织物介质，包括采取织造、针织和非织造形式的合成聚合纤维和天然纤维以及纱线的表面和堆积性质的方法。

在用于织物和服装生产的材料中，棉花（天然纤维素）事实上是最常用的材料，这是因为它易于加工、相对廉价、机械性质良好并且穿戴舒适。