【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及生物電子柔性傳感領域，具體地說是一種多重響應導電纖維的制備方法。
技術介紹
1、在過去十年中，可穿戴設備、柔性電子器件和傳感電子設備(例如有機/鈣鈦礦光伏、有機薄膜晶體管和醫(yī)療傳感器)得到了發(fā)展，實現(xiàn)這些設備相應功能的關鍵是制造具有理想機械性能的導電極。其中，導電聚合物因其獨特的共軛鏈結構和優(yōu)異的性能而備受關注。
2、傳統(tǒng)的導電材料往往都是高分子聚合物，但是由于高分子聚合物是疏水性的，不具有濕度響應且不易降解，在實際應用中有許多阻礙，因此多重響應高性能生物基導電復合纖維應運而生。聚(3,4-乙撐二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸鹽(pedot：pss)在導電材料中尤其重要，因為它可以分散在水或極性有機溶劑中，而大多數(shù)導電聚合物由于不能加熱融化也不能在溶液中分散以至于難以加工。此外，pedot：pss還在可見光范圍內具有出色的熱穩(wěn)定性，且具有高電導率和生物相容性的優(yōu)點，所以它可以在許多領域中具有重要應用，比如包括發(fā)光二極管、太陽能電池和光電探測器之類的光電器件，以及包括電池和超級電容器等的儲能設備。
3、目前制備生物基纖維主要采用濕法紡絲、干法紡絲、靜電紡絲等技術。但是這些紡絲工藝均存在一些不足。如濕法紡絲技術存在耗時長、消耗大的問題，并且使用的化學試劑需要進行廢棄物處理。此外，紡絲器噴射出的紡絲液會在出口處膨脹，最終在纖維中產生一些不理想的缺陷。對于干法紡絲技術，單純通過干法紡絲制備的再生絲素蛋白(rsf)纖維力學性能仍無法滿足需求，高性能材料也只能少量的添加以滿足紡絲液濃度和粘度的要求，且最終得到的
技術實現(xiàn)思路
1、為克服上述現(xiàn)有技術存在的不足，本專利技術提供一種多重響應性的導電纖維的制備方法。本專利技術采用微流控技術連續(xù)原位制備了一種多重響應性的導電纖維材料，高韌的rsf基體與海藻酸鈣纖維復合形成核鞘結構，再加入pedot：pss導電材料復合，形成復合導電纖維。所得材料為兼具良好的濕度、溫度、拉伸等多重響應性智能導電纖維功能材料，該材料分別在濕度、溫度、拉伸的刺激下，均能實現(xiàn)導電和不導電的智能轉變。由于pedot：pss導電材料在優(yōu)異的電化學穩(wěn)定性、高靈活性、高電導率，結合生物基rsf纖維的生物相容性和可降解性以及高力學性能的優(yōu)點，該高性能生物基導電復合纖維有望作為柔性電子器件，如電子皮膚、健康監(jiān)測器、軟機器人和各種醫(yī)療設備等。
2、本專利技術的目的在于提供上述多重響應的智能導電纖維功能材料的制備方法，其包括以下步驟：
3、(1)天然蠶絲經(jīng)過脫膠、溶解、透析以及提濃得到再生絲素蛋白溶液作為內相；將海藻酸鈉粉末加入到pedot：pss水溶液作為中相，以稀酸和ca2+配置外相；將ca2+與乙醇、甘油和水混合形成凝固浴；
4、(2)制備微流控器件，所述微流控器件以拉伸后帶錐形出口的毛細玻璃管為內相管、方管為中相管、圓管為外相管，中相管套設在外相管內，內相管套設在中相管內；其中內相管錐形尖端相對中相管出口端內收0.1cm，中相管出口端相對外相管出口端內收2cm；
5、(3)通過注射泵分別將內相、中相和外相進給至所述內相管、中相管和外相管，所述再生絲素蛋白溶液經(jīng)過所述微流控器件流動剪切后，通入凝固浴中，再生絲素蛋白溶液脫水形成核層纖維，ca2+與海藻酸鈉絡合交聯(lián)形成鞘層纖維，得到多重響應導電纖維。
6、進一步的，所述再生絲素蛋白溶液質量分數(shù)為20-30wt％。
7、進一步的，所述中相中海藻酸鈉濃度為1-3wt％；所述pedot：pss濃度為50-70wt％。
8、進一步的，所述外相中的稀酸為稀硫酸、稀鹽酸。
9、進一步的，所述稀酸的ph＝2-4。
10、進一步的，所述外相中的ca2+作為海藻酸鈉的預交聯(lián)劑；ca2+以氯化鈣或者乳酸鈣的形式與稀酸混合配制外相，所述外相ca2+溶液濃度為0.01-0.03mol/l。
11、進一步的，所述凝固浴中ca2+的濃度為0.8-1.2mol/l，ca2+以氯化鈣或者乳酸鈣的形式加入凝固浴中。
12、進一步的，所述凝固浴中乙醇：甘油：水的體積比為(2-6)：1：1。
13、本專利技術的另一個目的在于提供一種多重響應的智能導電纖維功能材料。
14、本專利技術中，所述多重響應是指濕度響應、溫度響應和拉伸響應。
15、與現(xiàn)有技術相比，本專利技術所具有的有益效果有：
16、(1)本專利技術利用多相微流控濕法紡絲技術，制得的纖維具有核鞘結構，多重響應性智能導電纖維功能材料同時兼具良好的濕度響應性、溫度響應性和拉伸響應性，克服了傳統(tǒng)多響應智能材料不能同時兼具良好的濕度響應性、溫度響應性和拉伸響應性的缺陷，并且穩(wěn)定性較好。
17、(2)利用稀硫酸等稀酸代替?zhèn)鹘y(tǒng)強酸處理pedot：pss，不僅質子化去除pss，而且還增強了pedot：pss纖維的導電性，并且導電率可達11000s/m。
18、(3)導電纖維的核鞘結構，內部增加生物基rsf，大大提高了導電纖維的力學性能，對多重響應性智能導電纖維功能的廣泛應用具有重要意義。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術保護點】
1.一種多重響應導電纖維的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的一種多重響應導電纖維制備方法，其特征在于，所述再生絲素蛋白溶液質量分數(shù)為20-30wt％。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種多重響應導電纖維制備方法，其特征在于，所述中相中海藻酸鈉濃度為1-3wt％；所述PEDOT：PSS濃度為50-70wt％。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種多重響應導電纖維制備方法，其特征在于，所述外相中的稀酸為稀硫酸、稀鹽酸。
5.根據(jù)權利要求1或4所述的一種多重響應導電纖維制備方法，其特征在于，所述稀酸的pH＝2-4。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種多重響應導電纖維制備方法，其特征在于，所述外相中的Ca2+作為海藻酸鈉的預交聯(lián)劑；Ca2+以氯化鈣或者乳酸鈣的形式與稀酸混合配制外相。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種多重響應導電纖維制備方法，其特征在于，所述外相中的Ca2+濃度為0.01-0.03mol/L。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種多重響應導電纖維的制備方法，其特征在于，所述凝固浴中Ca2+的濃
9.根據(jù)權利要求1所述的一種多重響應導電纖維制備方法，其特征在于，所述凝固浴中乙醇：甘油：水的體積比為(2-6)：1：1。
10.根據(jù)權利要求1-9任一項所述方法制備得到的多重響應導電纖維，其特征在于，所述多重響應是濕度響應、溫度響應和拉伸響應。
...【技術特征摘要】
1.一種多重響應導電纖維的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權利要求1所述的一種多重響應導電纖維制備方法，其特征在于，所述再生絲素蛋白溶液質量分數(shù)為20-30wt％。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種多重響應導電纖維制備方法，其特征在于，所述中相中海藻酸鈉濃度為1-3wt％；所述pedot：pss濃度為50-70wt％。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種多重響應導電纖維制備方法，其特征在于，所述外相中的稀酸為稀硫酸、稀鹽酸。
5.根據(jù)權利要求1或4所述的一種多重響應導電纖維制備方法，其特征在于，所述稀酸的ph＝2-4。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種多重響應導電纖維制備方法，其特征在于，所述外相中的ca...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：陳東，王婧，肖垚，張安迅，孫東鵬，張佳，鄭園，
申請(專利權)人：浙江大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。