[发明专利]一种自发电柔性电磁纤维及其制备方法与应用

说明书

本发明属于功能性纺织品领域，涉及一种自发电柔性电磁纤维及其制备方法与应用。该方法包括：将具有电磁感应效应的磁性粒子加入到液态有机高分子聚合物中形成混合物A；将A搅拌形成混合液B，B中液态有机高分子聚合物的质量百分数浓度为30％～90％，磁性粒子的质量百分数浓度为10％～70％；将无水乙醇作为分散液C；将B加入到C中进行分散，得到掺杂有磁性粒子的聚合物复合纤维D或纤维薄膜E；将D或E干燥去除溶剂后与导电金属线缠绕编织，得到自发电柔性电磁纤维F，F发生形变或位移会产生感应电动势。本发明填补了现有技术在轻量化自发电纤维材料上的空白，解决外部供电装置使用范围有限，而自发电装置难以轻量化的技术问题。

技术领域

本发明属于功能性纺织品领域，涉及一种自发电柔性电磁纤维及其制备方法与应用，更具体地，涉及一种利用液态纺丝法制备的柔性电磁纤维，以及该纤维材料的在可穿戴器件上的应用。

背景技术

随着科技和人们生活水平的不断提高，民众对个人保健及疾病预防越来越重视，对特种行业从业人员的健康安全的监测的关注也在加深。纺织服装作为人们日常不可缺少的一部分，是实现实时监测的理想客体。而纤维作为服装的基本单元，具有可编织、高度灵活等特点。

可穿戴传感设备可以随时随地的监测我们人体的生理信号，为我们提供实时的身体状况反馈。因此，如果能够以纤维作为传感器的基本单元，通过编织集成的方式，则有望将成千上万的纤维传感器集成到织物上，实现多种传感功能集于一体的目的。同时，由于纤维柔软、可弯曲等特性使得其能够和我们身体有效贴合，实现大面积的实时监测。

然而，目前市场上相关的纤维传感器多数需要依靠从外部供电或者与储能装置(如电池)等配套工作才能正常使用，而这也限制了它的使用范围、使用寿命以及轻量化智能化等发展方向。

因此，有必要开发一种能够依靠自身发电的纤维传感器，使其能进一步向更轻质量及更小体积等趋势提升。

但是，目前主流的自发电装置中，导电线圈和磁体基本为硬质材料，且质量较重，很难做成纤维状或织物状。因此，若是想将电磁自发电装置应用在可穿戴器件上，制作更轻量化以及更好弹性的电磁材料就显得尤为重要。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种自发电柔性电磁纤维及其制备方法与应用，其目的在于，通过将磁性粒子与有机聚合物混合，结合液态纺丝方法制备出在发生形变或位移时会产生感应电动势的自发电柔性电磁纤维，由此填补现有技术在轻量化自发电纤维材料上的空白，解决外部供电装置使用范围有限，而自发电装置难以轻量化的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种自发电柔性电磁纤维的制备方法，包括以下步骤：

(1)将具有电磁感应效应的磁性粒子加入到液态有机高分子聚合物中，形成混合物A；

(2)将步骤(1)得到的混合物A充分搅拌形成均匀的混合液B；其中，混合液B中液态有机高分子聚合物的质量百分数浓度为30％～90％，磁性粒子的质量百分数浓度为10％～70％；

(3)将无水乙醇加入到培养皿中，作为分散液C；

(4)将步骤(2)得到的混合液B加入到分散液C中进行分散，得到掺杂有磁性粒子的聚合物复合纤维D或纤维薄膜E；

(5)将步骤(4)得到的聚合物复合纤维D或纤维薄膜E进行干燥去除溶剂，然后与导电金属线缠绕编织组成织物，得到自发电柔性电磁纤维F。

进一步地，步骤(1)中，液态有机高分子聚合物包括苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚二甲基硅氧烷、己二酸丁二醇酯/对苯二甲酸丁二醇酯共聚物中的任意一种，或者其中两者以上的混合物。

进一步地，步骤(1)中，具有电磁感应效应的磁性粒子为无机物磁粉。