[发明专利]一种多功能织物及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种多功能织物及其制备方法和应用，通过氧化化学气相沉积的方法在织物表面沉积导电高分子薄膜，并通过MXene表面改性，在织物中的纤维表面构筑导电高分子/MXene复合膜，形成连续的导电网络，将会赋予织物优异的导电性，电热性能，传感性能和电化学性能。此外，由于MXene可以产生活性氧，导致细菌细胞膜的脂质过氧化和细胞内蛋白质或基因的破坏，因此最终制备的导电高分子/MXene改性织物具有优异的抗菌性能。

技术领域

本发明属于多功能纺织品领域，具体涉及一种多功能织物及其制备方法和应用。

背景技术

织物基可穿戴电子器件由于其在健康监测、移动式能量收集和存储、无线通讯等领域的潜在应用而备受关注。传统的方法通常是将电子器件嵌入织物制备可穿戴器件，然而其通常具有钢硬，柔韧性差，舒适性差，耐洗性差等缺点。为了解决上述问题，将功能性客体材料与织物结合制备多功能电子织物被认为是一种理想的解决方案。

目前，功能织物的制备主要包括：采用导电高分子(聚苯胺、聚吡咯等)，纳米碳材料(碳纳米管，石墨烯等)和金属纳米材料对织物进行涂层改性，或者采用金属纤维或碳纤维混纺纱织制功能织物等。2019年10月18日公开的中国专利CN110344248A对棉织物进行石墨烯和炭黑改性，制备的织物具有较好的电热性能；2020年4月7日公开的中国专利CN110970236A采用原位界面聚合法制备了聚吡咯/棉织物超级电容器电极；2017年10月10日公开的中国专利CN107233074A通过共轭静电纺成纱技术制备连续的纳米纤维纱线，然后在纱中纤维表面聚合包覆一层导电聚合物，并通过机织的方法将纱线编织成织物，通过在织物上下表面复合带有导电铜丝的凝胶膜，制备了三明治结构的纳米纤维织物传感器；然而，上述方法具有工艺流程长，过程复杂，织物电导率低，织物功能单一的缺点。

MXene是种二维层状过渡金属碳化物或氮化物，具有较好的分散性，导电性和电磁屏蔽性能，在能源，催化，生物等领域具有广泛的应用潜力。已有文献报道将MXene对纱线进行涂层，并进行针织织制MXene改性的织物超级电容器(Materials Today 2020,34,17-29)，然而MXene负载量大，造成织物手感差，并且由于针织结构松散，难以获得电磁屏蔽性能；2019年6月11日公开的中国专利CN109868646A采用过渡金属碳化物(MXene)对棉织物进行改性，制备了具有较高电导率的电磁屏蔽织物。但是织物电磁屏蔽性能较差，功能单一。

氧化化学气相沉积(OCVD)技术是通过气态的导电高分子单体在氧化剂的作用下，在样品表面逐步聚合和沉积生成导电高分子薄膜。氧化化学气相沉积技术已被广泛应用于热电，光电和储能等领域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多功能织物的制备方法，将导电高分子和MXene用于多功能织物，得到一种基于导电高分子/MXene的多功能织物的制备方法，制备工艺流程短，过程简单。

本发明另一目的在于提供一种多功能织物，利用上述方法制备得到，制备的织物同时具有电化学存储性能，电磁屏蔽性能，电热性能和传感性能，同时保持织物原有的柔韧性和透气性，解决上述技术问题。

本发明最后一个目的在于提供一种多功能织物的应用，用于制作超级电容器电极材料、电热材料、应变传感器、电磁屏蔽材料或抗菌纺织品。

本发明具体技术方案如下：

一种多功能织物的制备方法，包括以下步骤：

1)织物氧化化学气相沉积导电高分子；

2)红外接枝MXene。

进一步的，步骤1)中所述导电高分子包括但不限于聚苯胺、聚吡咯、聚-3己基噻吩、聚-3甲基噻吩或聚3，4-乙烯二氧噻吩；优选为聚3，4-乙烯二氧噻吩；

步骤1)中所述织物包括但不限于棉织物、麻织物、毛织物、丝织物、化纤织物、混纺织物或碳纤维织物等。