[发明专利]一种皮芯结构纤维智能图案及其打印方法和应用

说明书

本发明涉及一种皮芯结构纤维智能图案及其打印方法和应用。所述皮芯结构纤维智能图案的打印方法包括：(1)皮层、芯层纤维浆料的制备；(2)将皮层、芯层纤维浆料输入同轴打印针头中，再连接3D打印移动端，根据预设图案在基底上进行打印，得到皮芯结构纤维智能图案。本发明能够实现普通平面打印技术(喷墨打印、丝网印刷等)所不具备的复杂三维皮芯结构，能够实现定制图案制作，所制备的结构和图案能广泛地运用于可穿戴智能电子器件中。

技术领域

本发明涉及可穿戴智能电子器件制造领域，具体涉及一种通过同轴针头及3D打印技术打印的皮芯结构纤维个性化智能图案及其打印方法和应用。

背景技术

皮芯结构纤维相比传统单一材料构成的纤维具备多种性能，有机地结合皮芯材料不同的性能，能够实现皮芯纤维的各种独特应用，其灵活的材料选择空间使得皮芯结构纤维被广泛地应用于电子、通讯、娱乐、医疗健康等方面。然而，普通平面打印，如喷墨打印、丝网印刷等，无法利用三维皮芯结构纤维打印复杂个性化图案。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种利用同轴针头/3D打印技术得到皮芯结构纤维智能图案的方法。

具体来说，本发明通过如下技术方案实现的：

一种皮芯结构纤维智能图案的打印方法，包括：

(1)皮层、芯层纤维浆料的制备；

(2)将皮层、芯层纤维浆料输入同轴打印针头中，再连接3D打印移动端，根据预设图案在基底上进行打印，得到皮芯结构纤维智能图案。

步骤(1)中，所述芯层、皮层纤维浆料须具有剪切变稀的性能，且根据打印目标选择合适的粘度。在剪切速率低于1s^-1时，粘度在10²～10⁷Pa·s之间；在剪切速率高于10s^-1时，粘度在10^-2～10²Pa·s之间。

步骤(1)中，所述皮层纤维浆料中绝缘皮层质量浓度为0.5～50％；

所述绝缘皮层选自蚕丝、蜘蛛丝、羊毛、头发、壳聚糖、天然橡胶、胶原蛋白、聚乳酸、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、苯胺甲醛树脂、聚邻苯二甲酸二烯丙酯、聚丁二酸丁二醇脂、聚砜、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、羧甲基纤维素或其他绝缘高分子材料中的一种或多种。

所述芯层纤维浆料中导电芯层质量浓度为0.5-50％；

所述导电芯层分散在混合液中形成的粒径不超过5微米，长度不超过150微米。

所述导电芯层选自单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯、碳黑、石墨微片、聚吡咯、聚乙炔、聚苯硫醚、聚苯胺、聚噻吩、聚对亚苯、金纳米片/线、银纳米片/线、银纳米片/线、铜纳米片/线、液态金属等中的一种或多种。

为了获得合适的粘度，可在浆料中添加增稠剂；所述增稠剂优选聚乙烯、聚乙二醇、聚环氧乙烷、海藻酸盐、壳聚糖、纤维素/改性纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、丙二醇、丙三醇、丙烯酸类、马来酸、纳米二氧化硅、明胶、丝蛋白、淀粉等中的一种或多种；其添加量与浆料质量比为(0.05～10)：1。