[发明专利]一种双功能导电纤维及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种双功能导电纤维，其特征在于，所述双功能导电纤维具有鞘芯复合结构，由内到外依次包括弹性纤维、柔性衬底和敏感材料层，所述敏感材料层部分包埋于柔性衬底中；所述柔性衬底的厚度为10～50μm，所述敏感材料层在柔性衬底中的包埋深度为1～20μm；

所述敏感材料层为金属纳米线薄膜，所述柔性衬底为聚氨酯层、硅橡胶层、聚酰亚胺层和苯乙烯系弹性体层中的至少一层；

所述的双功能导电纤维的制备方法包括：

首先，对弹性纤维进行预聚合处理，在弹性纤维表面形成柔性衬底；

其次，将表面分散有金属纳米线的聚四氟乙烯过滤薄膜贴附于柔性衬底表面，形成金属纳米线薄膜并使部分金属纳米线包埋于柔性衬底中；

再者，将表面有金属纳米线薄膜的弹性纤维进行热处理后，剥离聚四氟乙烯过滤薄膜，得到所述双功能导电纤维；

所述预聚合处理为将弹性纤维浸渍在柔性衬底预聚物中后取出并在60～120℃下加热5～30 分钟；

所述柔性衬底预聚物为聚氨酯预聚物、硅橡胶预聚物、聚酰亚胺预聚物和苯乙烯系预聚物中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的双功能导电纤维，其特征在于，所述双功能导电纤维的电阻应变灵敏系数在1～1000之间可调，应变感应范围在0～100%之间可调，线电阻率为0.1～100Ω/cm。

3.一种双功能导电纤维，其特征在于，所述双功能导电纤维具有鞘芯复合结构，由内到外依次包括弹性纤维、柔性衬底和敏感材料层，所述敏感材料层部分包埋于柔性衬底中；所述柔性衬底的厚度为10～50μm，所述敏感材料层在柔性衬底中的包埋深度为1～20μm；

所述敏感材料层为金属纳米线薄膜且呈褶皱结构，所述柔性衬底为聚氨酯层、硅橡胶层、聚酰亚胺层和苯乙烯系弹性体层中的至少一层；

所述的双功能导电纤维的制备方法包括：

在预聚合处理之前，将弹性纤维进行预拉伸，使得预拉伸后弹性纤维的伸长率为50～300%；

其次，对预拉伸后弹性纤维进行预聚合处理，在弹性纤维表面形成柔性衬底；

再者，将表面分散有金属纳米线的聚四氟乙烯过滤薄膜贴附于柔性衬底表面，形成金属纳米线薄膜并使部分金属纳米线包埋于柔性衬底中；

最后，将表面有金属纳米线薄膜的弹性纤维进行热处理后，剥离聚四氟乙烯过滤薄膜后释放预拉伸，得到所述双功能导电纤维；

所述预聚合处理为将弹性纤维浸渍在柔性衬底预聚物中后取出并在60～120℃下加热5～30 分钟；

所述柔性衬底预聚物为聚氨酯预聚物、硅橡胶预聚物、聚酰亚胺预聚物和苯乙烯系预聚物中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的双功能导电纤维，其特征在于，所述双功能导电纤维在应变150%内相对电阻变化小于50%。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的双功能导电纤维，其特征在于，所述弹性纤维的材料为聚氨酯、硅橡胶、聚酰亚胺和苯乙烯系弹性体中的一种。

6.根据权利要求5所述的双功能导电纤维，其特征在于，所述弹性纤维的直径为100～1000 μm。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的双功能导电纤维，其特征在于，所述金属纳米线薄膜的材料为金纳米线、银纳米线、铜纳米线、镍纳米线、铜镍双金属纳米线和铜银双金属纳米线中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的双功能导电纤维，其特征在于，所述金属纳米线薄膜的厚度为2～30μm。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的双功能导电纤维，其特征在于，所述双功能导电纤维还包括位于最外层的保护层，所述保护层为聚氨酯层、硅橡胶层、聚酰亚胺和苯乙烯系弹性体中的至少一层。

10.根据权利要求1-4中任一项所述的双功能导电纤维，其特征在于，所述双功能导电纤维两端设置有电极。