[发明专利]一种柔性导电纤维及其制备方法

权利要求书

1.一种柔性导电纤维的制备方法，其特征是：在柔性纤维表面负载羧基化碳纳米管后，利用金属离子将相邻的羧基化碳纳米管首尾相连制得柔性导电纤维；

具体过程为：先将柔性纤维浸泡于pH值为7.5～8.5的羧基化碳纳米管分散液中在25～50℃的温度条件下超声处理5～10min，经水洗和烘干制得表面负载羧基化碳纳米管的柔性纤维，再将表面负载羧基化碳纳米管的柔性纤维浸泡于金属离子溶液中在25～50℃的温度条件下超声处理5～10min，经水洗和烘干制得柔性导电纤维，其中，金属离子为Fe²⁺或Fe³⁺；

羧基化碳纳米管的直径小于50纳米且长径比大于100；羧基化碳纳米管分散液的浓度为0.5～2mg/mL；金属离子溶液中金属离子的浓度为0.1～0.3mol/L；

柔性纤维与羧基化碳纳米管分散液的质量体积比为0.5～2g:30～100mL，表面负载羧基化碳纳米管的柔性纤维与金属离子溶液的质量体积比为0.5～2g:30～100mL。

2.根据权利要求1所述的一种柔性导电纤维的制备方法，其特征在于，金属离子是通过理论计算方法确定的，具体过程为：首先模拟不同金属离子与羧基化碳纳米管的配位模型，然后对各配位模型进行电子运输计算得到I-V曲线，最后根据I-V曲线选择一个配位模型对应的金属离子。

3.根据权利要求2所述的一种柔性导电纤维的制备方法，其特征在于，金属离子的确定步骤如下：

(1)采用PBE-GGA泛函，利用广义梯度近似方法计算羧基化碳纳米管的C、H、O原子和金属离子的电子交换关联势，得到C、H、O原子和金属离子的连接方式；

(2)根据C、H、O原子和金属离子的连接方式模拟金属离子与羧基化碳纳米管的配位模型，得到初步模型；

(3)采用PBE-GGA泛函，通过双ξ极化基组对初步模型进行优化，得到优化模型；

(4)采用PBE-GGA泛函，利用NEGF-DFT方法对优化模型进行电子运输计算得到I-V曲线；

(5)根据I-V曲线选择一个优化模型对应的金属离子。

4.根据权利要求1所述的一种柔性导电纤维的制备方法，其特征在于，将柔性纤维浸泡于羧基化碳纳米管分散液中之前，先将柔性纤维浸泡于有机溶剂中在25～50℃的温度条件下超声处理0.5～2.0h，再进行水洗和烘干，有机溶剂为丙酮和/或乙醇。

5.根据权利要求1所述的一种柔性导电纤维的制备方法，其特征在于，柔性纤维为弹性聚氨酯纤维、弹性聚酯纤维、弹性聚烯烃纤维或弹性聚醚酯纤维。

6.采用如权利要求1～5任一项所述的一种柔性导电纤维的制备方法制得的柔性导电纤维，其特征是：主要由柔性纤维、羧基化碳纳米管和金属离子组成，金属离子为Fe²⁺或Fe³⁺，羧基化碳纳米管附着在柔性纤维表面，且相邻的羧基化碳纳米管通过金属离子首尾相连。

7.根据权利要求6所述的柔性导电纤维，其特征在于，柔性导电纤维的初始电阻率为30～80Ω·cm，初始电阻率为未拉伸时的电阻率，首次拉伸至50％时，电阻率增加5.0～5.8倍，在50％应变下循环30次的电阻率为初始电阻率的1.15～1.26倍。