[发明专利]一种传导通路可控的聚合物纤维和制备装置及其制备方法

说明书

本发明涉及一种传导通路可控的聚合物纤维制备装置和制备装置及其制备方法，制备装置包括注塑成型装置、热拉拔装置、填料供给装置、进给装置和刮刀；注塑成型装置用于制备聚合物预制棒，聚合物预制棒中开设有轴向槽；热拉拔装置用于将聚合物预制棒拉制成纤维基体，并使轴向槽形成沿纤维基体轴向延伸的微槽；填料供给装置用于向纤维基体的微槽供给导电/导热的填料；刮刀设于填料供给装置下游，与纤维基体的微槽对应设置，用于施加压力及剪切力作用使填料填充进入纤维基体的微槽中；进给装置用于驱使纤维基体依次经过填料供给装置和刮刀，以使纤维基体的整段微槽均填充填料。可获得传导通路可控的聚合物纤维，扩大了传导性能的可调控范围。

技术领域

本发明属于聚合物基功能纤维技术领域，具体涉及一种传导通路可控的聚合物纤维和制备装置及其制备方法。

背景技术

导电/导热聚合物纤维同时具有导电/导热功能及优良的柔性，在柔性电子、软体机器人等领域具有广阔应用。例如，导电/导热聚合物纤维可被编织成具有压力、温度传感功能的柔性可穿戴织物，可用于制备具有热/电热驱动功能的人工肌肉型柔性驱动器，等等。

在导电/导热聚合物纤维的实际应用中，由于聚合物材料自身的导电/导热性能差，因此必须要在聚合物纤维表面加工出导电/导热涂层。例如，通过涂布、浸渍等方法使纳米银颗粒、碳纳米管等导电/导热材料吸附在聚合物纤维表面，或通过溅射沉积(物理/化学气相沉积)等方法使铜、金等导电/导热材料沉积在聚合物纤维表面，从而形成导电/导热层。

然而，涂布、浸渍法难以准确控制导热/导电层的厚度；溅射沉积法加工效率低，且能加工的导热/导电层厚度有限；此外，这些方法均难以有效控制传导通路(导电/导热层在纤维表面的覆盖区域及厚度)，并且所加工的导电/导热层在外力作用下易与纤维基体发生剥离，进而也限制了传导性能的可调控范围。

因此，为了克服上述问题，亟待开发传导通路可控的聚合物纤维和制备装置及其制备方法，以满足柔性电子、软体机器人等科技的发展需求。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之一是：提供一种传导通路可控的聚合物纤维制备装置，能够制备得到传导通路可控的聚合物纤维，准确控制导热/导电层的厚度，扩大传导性能的可调控范围。

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之二是：提供一种传导通路可控的聚合物纤维制备方法，通过该方法能够制备得到传导通路可控的聚合物纤维。

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之三是：提供一种传导通路可控的聚合物纤维。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种传导通路可控的聚合物纤维制备装置，包括注塑成型装置、热拉拔装置、填料供给装置、进给装置和刮刀；

注塑成型装置用于制备聚合物预制棒，聚合物预制棒中开设有轴向槽；

热拉拔装置用于将聚合物预制棒拉制成纤维基体，并使聚合物预制棒中的轴向槽形成沿纤维基体轴向延伸的微槽；

填料供给装置用于向纤维基体的微槽供给导电/导热的填料；

刮刀设于填料供给装置下游，与纤维基体的微槽对应设置，用于施加压力及剪切力作用使填料填充进入纤维基体的微槽中，并去除纤维基体上的多余填料；

进给装置用于驱使纤维基体依次经过填料供给装置和刮刀，以使纤维基体的整段微槽均填充填料。

进一步，还包括加热装置，加热装置设于刮刀的下游，与纤维基体的微槽对应设置。

进一步，纤维基体横截面为圆形、椭圆形、多边形或这些形状的组合，横截面的特征长度在100nm～1mm；微槽横截面为矩形、梯形、圆形或椭圆形，微槽结构深度在10nm～10μm。