[发明专利]一种温敏性可变电阻导电纤维的制备方法

说明书

本发明涉及智能材料领域，公开了一种温敏性可变电阻导电纤维的制备方法，本法民通过溶液混合法制备了温敏纤维，其中以聚乙烯醇和壳聚糖为温敏纤维纺丝原液的组成部分，再以石墨烯为导电材料，得到了一种具有温敏性可变电阻的导电纤维。本发明温敏可变电阻导电纤维可应用于医疗发热监测，智能可穿戴设备人体热数据监控分析，热源性器件发热监测，热带鱼类养殖水温监测等广泛的领域。

技术领域

本发明涉及智能材料领域，尤其涉及一种温敏性可变电阻导电纤维的制备方法。

背景技术

智能材料是一种能感知外部刺激，能够判断并适当处理且本身可执行的新型功能材料。智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料，是现代高技术新材料发展的重要方向之一，将支撑未来高技术的发展，使传统意义下的功能材料和结构材料之间的界线逐渐消失，实现结构功能化、功能多样化。科学家预言，智能材料的研制和大规模应用将导致材料科学发展的重大革命。

纤维用途广泛，可织成细线、线头和麻绳，造纸或织毡时还可以织成纤维层；同时也常用来制造其他物料，及与其他物料共同组成复合材料，在人类生活中具有极大的用途。

石墨烯是一类新的碳二维纳米轻质材料，具有独特的单原子层二维晶体结构，大量的研究结果表明石墨烯具有已知材料最高的强度，大的比表面积比，优异的导电性和导热性等优异的性质，这些优异的性质也决定了它在诸如复合材料，电子器件，太阳能等诸多领域有着广泛的应用前景。石墨烯内部碳原子的排列方式与石墨单原子层一样以sp²杂化轨道成键，并有如下的特点：碳原子有4个价电子，其中3个电子生成sp²键，即每个碳原子都贡献一个位于pz轨道上的未成键电子，近邻原子的pz轨道与平面成垂直方向可形成π键，新形成的π键呈半填满状态。研究证实，石墨烯中碳原子的配位数为3，每两个相邻碳原子间的键长为1.42×10^-10米，键与键之间的夹角为120°。除了σ键与其他碳原子链接成六角环的蜂窝式层状结构外，每个碳原子的垂直于层平面的pz轨道可以形成贯穿全层的多原子的大π键（与苯环类似），因而具有优良的导电和光学性能。

温敏高分子是一类随着温度变化可发生对温度敏感变化的高分子材料。如温度变化引起导电率，导热系数，折射率等性质的改变，可用于制备高分子温敏传感器。我们本文采用的温敏高分子可随着温度的变化发生体积的改变。

现有技术中多数是将导电材料复合到普通的高分子纤维上，复合材料比较单一传统，导电性能很固定，不存在智能材料的可响应外界刺激性，不能随温度的变化而发生电阻的改变，不能用于智能可穿戴设备，即不能更好的实现随外界的改变而做出响应信号、反馈信号的智能可穿戴设备的实用价值。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种温敏性可变电阻导电纤维的制备方法。本发明以聚乙烯醇与壳聚糖分子共混，利用壳聚糖分子链上的疏水基团甲基（—CH₃），亲水基团羟基（—OH）、氨基（—NH₂）、酰基（C=O）与聚乙烯醇上富有的羟基（—OH）在低温下壳聚糖/聚乙烯醇分子链与水分子之间的氢键作用，主要起到分离聚合物的链段，避免其发生相互缠绕；当升温以后，氢键作用被破坏，壳聚糖/聚乙烯醇分子链之间的疏水作用促使温敏纤维的纺丝原液形成，再以戊二醛的稀溶液为交联剂制备的温敏材料，将上述制备的具备温敏性的材料的纺丝原液与石墨烯进行复合并进行湿法纺丝得到具备温敏性的可变电阻的纤维，为其智能可穿戴设备的温度变化刺激导致电信号反馈的应用开辟新径，与传统导电纤维相比具有更加优异的信号变化收集分析性能。

本发明的具体技术方案为：一种温敏性可变电阻导电纤维的制备方法，包括如下步骤：