[发明专利]具备形状记忆性能和应变传感性能的复合纤维及其制备方法

说明书

本发明涉及具备形状记忆性能和应变传感性能的复合纤维的制备方法，包括以下步骤：步骤一、将含醋酸乙烯的乙烯‑醋酸乙烯酯共聚物、三烯丙基异氰脲酸酯和二苯甲酮进行预混合配料，将混合料通过双螺杆挤出机熔融挤出并在紫外灯下辐射交联，得到交联后的EVA纤维；步骤二、将氧化石墨烯粉末分散在丙酮和水的混合溶液中，并进行超声处理，制得GO分散液；步骤三、将交联后的EVA纤维置于甲苯溶液中浸泡使其溶胀，将溶胀的EVA纤维浸入GO分散液中进行超声处理，制得GO/EVA复合纤维；将GO/EVA复合纤维放置于氢碘酸中进行还原，得到RGO/EVA复合纤维。本发明的RGO/EVA复合纤维具备形状记忆性能和应变传感性能。

技术领域

本发明属于功能复合材料技术领域，具体涉及一种具备形状记忆性能和应变传感性能的复合纤维及其制备方法。

背景技术

随着智能产品的逐渐普及，可穿戴设备引起了极大的关注。柔性应变传感器作为可穿戴设备的重要组成部分，在电子皮肤，人体运动监测，人机交互，智能纺织品等方面具有重要的应用价值。为了同时满足大的可恢复变形和柔性的要求，柔性应变传感器通常由弹性聚合物和导电填料两个单元组成。当前，常用的弹性聚合物基体(热塑性聚氨酯聚，聚二甲基硅氧烷和共聚酯)存在很大的缺陷—滞后现象。由于弹性聚合物的滞后现象的存在，经过多次拉伸-松弛循环后，柔性应变传感器不可避免地会产生部分残余应变，这将对传感器的动态耐用性和稳定性提出巨大挑战。而且，这种残余应变将随着循环次数的增加而加剧，最终导致传感器失效，这大大缩短了应变传感器的使用寿命。因此，必须制备出具有修复功能的柔性应变传感器，以修复由于疲劳损坏和滞后而引起的传感器失效。

当前，柔性应变传感器的修复机制主要依靠动态(可逆)共价/非共价键来实现修复功能。但是，由于修复过程复杂，修复时间长，修复效率低等缺陷，从而大大限制其在可穿戴电子设备中应用的可行性。因此，迫切需要制备一种具有简单修复过程，快速修复和高修复效率的柔性应变传感器。近年来，由于形状记忆聚合物(SMP)具有出色的弹性，大变形和简单的制造工艺，它们已用于传感器，智能纺织品和人造肌肉。在SMPF中，商用的半结晶EVA成本低，弹性好并且易于加工成纤维。研究表明，具有结晶和交联结构的EVA在恒定和无应力条件下具有熔融诱导收缩的作用，这为SMPF的自我修复提供了动力，使被滞后效应破坏的导电网络得到高效、快速的修复。因此，具有形状记忆性能的柔性纤维应变传感器是新一代可穿戴设备的理想选择之一。

目前，柔性应变传感器正在朝着兼备修复功能方向发展，将形状记忆性能与应变传感性能相结合，有望通过柔性基底的形状记忆性能实现柔性应变传感器的修复功能，并且实现修复过程简单，修复速度快、修复效率高等目标，将大大延长了柔性应变传感器的使用寿命。

发明内容

基于现有技术中存在的上述不足，本发明提供一种具备形状记忆性能和应变传感性能的复合纤维及其制备方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

具备形状记忆性能和应变传感性能的复合纤维的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将含醋酸乙烯的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、三烯丙基异氰脲酸酯和二苯甲酮进行预混合配料，将混合料通过双螺杆挤出机熔融挤出并在紫外灯下辐射交联，得到交联后的EVA纤维；

步骤二、将氧化石墨烯粉末分散在丙酮和水的混合溶液中，并进行超声处理，制得GO分散液；

步骤三、将交联后的EVA纤维置于甲苯溶液中浸泡使其溶胀，将溶胀的EVA纤维浸入GO分散液中进行超声处理，制得GO/EVA复合纤维；将GO/EVA复合纤维放置于氢碘酸中进行还原，得到RGO/EVA复合纤维。

作为优选方案，所述步骤一中，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物中醋酸乙烯的含量为18～40wt％。

作为优选方案，所述步骤一中，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、三烯丙基异氰脲酸酯和二苯甲酮的质量比为100：(5～8)：(5～8)。