[发明专利]一种金属纳米纤维的制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一类金属纳米纤维的制备工艺，特别涉及到一种可用于心电信号、肌电信号、脑电信号、呼吸信号采集传输、智能穿戴、智能纺织品、柔性电子器件等领域的导电性、柔韧性、直径、成分可调节金属纳米纤维的制备工艺。

背景技术

自2007年苹果公司（AppleInc.）发布第一代触摸屏手机以来，人们对智能设备的认知和需求越来越深入。特别是以苹果公司于2014年发布的智能手表AppleWatch为代表的新一代智能穿戴式硬件的广泛应用和普及，智能穿戴的概念深入人心。但是现有的智能穿戴硬件往往因为其不完善的设计或并不方便的穿戴而广受诟病。真正的穿戴式智能硬件应该是与人体形影不离才能做到及时的数据采集和分析，才能在不干扰人们的正常生活的前提下满足人们的需求。因此，只有将智能硬件中传感器融入人们所穿的衣物内，才可实现这样的目标。尽管，近几年来类似可穿戴硬件的柔性以及可伸缩电子学受到研究人员的广泛关注并取得了一系列的应用进展，如柔性触摸屏显示器、可弯折以及可拉伸的电子元件阵列、柔性的压力传感器以及应变传感器(XuS.,ZhangY.,ChoJ.,etal.NatureCommun.2013,4,1543;LipomiDJ.,VosgueritchianM.,TeeB.C.K.,etal.NatureNanotech.2011,6,788;YamadaT.,HayamizuY.,YamamotoY.,etal.NatureNanotech.2011,6,296)。这些应用器件的实现经常会需要用到弹性导电体或特别设计的电极线路来实现可伸缩的电路连接。为了实现这些功能，通常柔性导电体的制备方法主要分为三大类：第一种是在合成纤维过程中直接填充分散导电填充剂，如碳纳米管、石墨烯、导电炭黑、金属纳米材料等(SekitaniT.,NakajimaH.,MaedaH.,etal.NatureMater.2009,8,494;XuF.,ZhuY.Adv.Mater.2012,24,5117;中国专利ZL201110237446.2;中国专利ZL201110441254.3)，这种方法的缺点是，当填充量大时会导致纺织纤维硬度变大，不利于弹性变形，特别是填充碳黑或者碳纳米管的纤维往往颜色受到限制而影响其大范围的使用；第二种方法是在三维多孔导电网络中，如泡沫状石墨烯、碳纳米管阵列，渗入液态聚合物并进行聚合(ChenZ.,RenW.,GaoL.,etal.NatureMater.2011,10,424;ShinM.K.,OhJ.,LimaM.,etal.Adv.Mater.2010,22,2663)，这种方法得到的弹性导电体由于需要保证三维导电网络的完整性，变形限度通常较小；第三类方法是在导电材料中构筑能够预存应变的结构，如波浪形(CaiL.,LiJ.,LuanP.,etal.Adv.Func.Mater.2012,22,5238)，这种方法应用最广，但是也存在着工艺复杂并且通常只能在预应变范围内保持高性能的问题。其他的导电纤维制造方法则包括（1）将金属细丝、微片在纺纱过程中编织到纱线中，但这种方法往往会使得导电能力大打折扣(中国专利ZL201110259232.5)；（2）将导电聚合物纤维与普通纺织纤维混纺，也有同样的问题及导电聚合物自身的导电能力有限，同时导电聚合物纤维的加入会大大增加纤维织物的价格成本(中国专利ZL200610032518.9;ZL201210044385.2)。