CN109576990A - 一种基于银纳米线导电网络的蚕丝电极材料及其制备方法 - Google Patents

一种基于银纳米线导电网络的蚕丝电极材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109576990A
CN109576990A CN201811381096.5A CN201811381096A CN109576990A CN 109576990 A CN109576990 A CN 109576990A CN 201811381096 A CN201811381096 A CN 201811381096A CN 109576990 A CN109576990 A CN 109576990A
Authority
CN
China
Prior art keywords
silver nanowires
silk
silk fabric
conductive network
electrode material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811381096.5A
Other languages
English (en)
Inventor
赵兵
祁宁
张岩
陈国强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou University
Nantong Textile and Silk Industrial Technology Research Institute
Original Assignee
Suzhou University
Nantong Textile and Silk Industrial Technology Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou University, Nantong Textile and Silk Industrial Technology Research Institute filed Critical Suzhou University
Priority to CN201811381096.5A priority Critical patent/CN109576990A/zh
Publication of CN109576990A publication Critical patent/CN109576990A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M11/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising
    • D06M11/83—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with metals; with metal-generating compounds, e.g. metal carbonyls; Reduction of metal compounds on textiles
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M13/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M13/322—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with compounds containing nitrogen
    • D06M13/325—Amines
    • D06M13/342—Amino-carboxylic acids; Betaines; Aminosulfonic acids; Sulfo-betaines
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/01—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with natural macromolecular compounds or derivatives thereof
    • D06M15/15—Proteins or derivatives thereof
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M2101/00—Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
    • D06M2101/02—Natural fibres, other than mineral fibres
    • D06M2101/10—Animal fibres
    • D06M2101/12—Keratin fibres or silk

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于银纳米线导电网络的蚕丝电极材料及其制备方法，首先使用2‑氨基‑3‑巯基丙酸对蚕丝织物进行改性，随后使用浸渍提拉法将银纳米线吸附在改性蚕丝织物的表面；然后将上述蚕丝织物按照顺时针方向转动一定的角度，再次使用浸渍提拉法将银纳米线吸附在蚕丝织物的表面；最后将上述蚕丝织物平铺在培养皿内，缓慢倒入丝素蛋白水溶液，自然风干后轻轻剥离。相比较于传统的随机、无序的银纳米线导电网络，本发明使用不同长径比的银纳米线形成相对有序的长短交叉排序，最终得到的银纳米线导电网络具有一定的有序性，有效提高了蚕丝电极材料的导电性能，在可穿戴器件、可植入器件、智能服装、柔性太阳能电池等领域具有潜在的应用价值。

Description

一种基于银纳米线导电网络的蚕丝电极材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种基于银纳米线导电网络的蚕丝电极材料及其制备方法，属光电材料和高分子材料领域。
背景技术
导电材料在电子纺织品中具有极其重要的作用，主要用于传输电能和信号。通常情况下，使用聚苯胺(PANI)、聚(3，4-乙烯基二氧噻吩)：聚苯乙烯磺酸(PEDOT：PSS)、聚吡咯、3-己基取代聚噻吩(P3HT)等导电聚合物涂覆纺织品或者将不锈钢纤维、银线与纺织纤维混编等方法，都能使纺织品获得导电性能。但是导电聚合物在实际应用中电阻偏大，且会影响纺织品的穿着舒适性、手感和透气透湿性能。不锈钢纤维和银线缺乏柔性，无法满足柔性可穿戴的需求。石墨烯、碳纳米管、一维金属纳米线等导电纳米材料的出现为E-textiles的进一步发展提供了很好的契机。银纳米线具有高比表面积、导热、导电、透光、延展性、机械强度和柔性等性能，在柔性导电薄膜、太阳能电池、触摸屏、显示屏、传感器等领域应用广泛。随着研究的不断深入，人们发现将银纳米线与纺织品结合具有诸多优点，是制备电子纺织品的理想方法之一。
目前，国内外已有银纳米线导电纺织品的文献报道，其制备方法主要分为共混法和后整理法。共混法即首先在成纤高聚物溶液中添加银纳米线，混合均匀后采用熔融纺丝、湿法纺丝、干法纺丝、静电纺丝、模板法等方法制备导电纺织品。但是共混法只适用于合成纤维，不适合棉、毛、丝、麻等天然纤维。
后整理法是通过浸渍、旋涂等方法，使银纳米线吸附在纺织品表面形成导电网络从而得到导电纺织品。目前银纳米线导电纺织品的制备方法主要以后整理法为主，已报道的纤维类型包括：棉、涤纶(聚对苯二甲酸乙二醇酯PET)、粘胶、尼龙(聚酰胺PA)、聚氨酯(PU)、棉/氨纶包芯纱等。后整理法制备步骤简单，可重复性好，能够大规模批量生产，而且使用不同的整理次数能够有效调整银纳米线在纺织品表面的数量和导电性能，是一种非常有效的制备银纳米线导电纺织品的方法。但是银纳米线与纺织品之间的作用主要以物理吸附为主，结合牢度偏弱，且银纳米线多呈现随机分布的状态(基于银纳米线导电网络的电子纺织品[J].化学进展，2017，29(08)：892-901)。
蚕丝迄今已有5000年的历史，被誉为纤维皇后，其手感柔软滑爽，有光泽，在纺织行业已得到广泛的应用。它由外层的丝胶和内层的丝素组成，丝胶蛋白约占丝蛋白总量的20％-30％，丝素蛋白约占70％-80％。蚕丝经过脱胶、溶解、提纯制得的再生丝素蛋白具有良好的生物降解性和生物相容性，并且无毒、无刺激，易于加工成各种形态，如膜、纤维、凝胶、三维海绵支架等，在生物医用领域已成为近年来的研究热点，可作为药物缓释载体、组织工程支架、手术缝合线等(印染助剂，2017，34(04)：1-5)。
随着对蚕丝研究的深入，人们发现丝蛋白具有在λ＝400-700nm的可见光范围内透光率高达90％，机械性能优异，可加工成厚度20nm-100μm的薄膜，表面光滑、平整，粗糙度小于5nm等特性，是一种理想的光电器件基底材料。苏州大学Zhang课题组将银纳米线旋涂于硅片表面，形成一层银纳米线薄膜，然后将硅片浸渍在丝素溶液中，即可得到一种兼具透光(≥80％)、导电(≤11Ω/sq)、表面平整度小于20nm、力学性能、生物相容性、柔性、化学稳定性等特质的丝素基柔性导电薄膜(ACS Applied Materials&Interfaces，2014，6(23)：20670-20675)。但是目前还未见直接将蚕丝织物作为基底材料的银纳米线电极材料，相比较于柔软、脆弱的丝素导电薄膜来说，在可穿戴器件和智能服装逐渐盛行的趋势下，导电蚕丝织物具有明显优势。
发明内容
针对上述不足，本发明提供了一种基于银纳米线导电网络的蚕丝电极材料的制备方法。
本发明通过下述技术方案予以实现：(1)将蚕丝织物浸渍在质量分数为0.1％-10％的2-氨基-3-巯基丙酸水溶液中反应24h，取出后用去离子水反复清洗、烘干，得到2-氨基-3-巯基丙酸改性蚕丝织物；(2)使用浸渍提拉法将质量分数为0.1％-10％的银纳米线乙醇分散液吸附在上述2-氨基-3-巯基丙酸改性蚕丝织物的表面，取出后用去离子水和乙醇反复清洗、烘干；(3)将上述蚕丝织物按照顺时针方向转动60-120°，再次使用浸渍提拉法将质量分数为0.1％-10％的银纳米线吸附在蚕丝织物的表面；(4)将上述蚕丝织物平铺在培养皿内，缓慢倒入质量分数为1％-5％的丝素蛋白水溶液，直至丝素蛋白水溶液恰好盖过蚕丝织物，自然风干后轻轻剥离。
作为优选方案，步骤(3)、(4)中的提拉速度为0.1-1cm/s。
作为优选方案，步骤(3)中所述银纳米线的直径为20-100nm，长度为20-60μm。
作为优选方案，步骤(4)中所述银纳米线的直径为20-100nm，长度为100-200μm。
本发明的优点在于：使用蚕丝织物作为骨架材料，利用巯基与银之间的螯合作用和丝素蛋白的包裹作用，将银纳米线牢固附着在蚕丝表面。相比较于传统的随机、无序的银纳米线导电网络，本发明使用不同长径比的银纳米线形成相对有序的长短交叉排序，最终得到的银纳米线导电网络具有一定的有序性，有效提高了蚕丝电极材料的导电性能，在可穿戴器件、可植入器件、智能服装、柔性太阳能电池等领域具有潜在的应用价值。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1：
(1)将蚕丝织物浸渍在质量分数为0.1％的2-氨基-3-巯基丙酸水溶液中反应24h，取出后用去离子水反复清洗、烘干，得到2-氨基-3-巯基丙酸改性蚕丝织物；(2)使用浸渍提拉法(提拉速度0.1cm/s)将质量分数为0.1％的银纳米线乙醇分散液吸附在上述2-氨基-3-巯基丙酸改性蚕丝织物的表面，其中银纳米线的直径为20nm，长度为20μm，取出后用去离子水和乙醇反复清洗、烘干；(3)将上述蚕丝织物按照顺时针方向转动60°，再次使用浸渍提拉法(提拉速度0.1cm/s)将质量分数为0.1％的银纳米线吸附在蚕丝织物的表面，其中银纳米线的直径为20nm，长度为100μm；(4)将上述蚕丝织物平铺在培养皿内，缓慢倒入质量分数为1％的丝素蛋白水溶液，直至丝素蛋白水溶液恰好盖过蚕丝织物，自然风干后轻轻剥离。
实施例2：
(1)将蚕丝织物浸渍在质量分数为1％的2-氨基-3-巯基丙酸水溶液中反应24h，取出后用去离子水反复清洗、烘干，得到2-氨基-3-巯基丙酸改性蚕丝织物；(2)使用浸渍提拉法(提拉速度为0.5cm/s)将质量分数为1％的银纳米线乙醇分散液吸附在上述2-氨基-3-巯基丙酸改性蚕丝织物的表面，其中银纳米线的直径为40nm，长度为40μm，取出后用去离子水和乙醇反复清洗、烘干；(3)将上述蚕丝织物按照顺时针方向转动90°，再次使用浸渍提拉法(提拉速度为0.5cm/s)将质量分数为5％的银纳米线吸附在蚕丝织物的表面，其中银纳米线的直径为50nm，长度为120μm；(4)将上述蚕丝织物平铺在培养皿内，缓慢倒入质量分数为3％的丝素蛋白水溶液，直至丝素蛋白水溶液恰好盖过蚕丝织物，自然风干后轻轻剥离。
实施例3：
(1)将蚕丝织物浸渍在质量分数为10％的2-氨基-3-巯基丙酸水溶液中反应24h，取出后用去离子水反复清洗、烘干，得到2-氨基-3-巯基丙酸改性蚕丝织物；(2)使用浸渍提拉法(提拉速度为1cm/s)将质量分数为10％的银纳米线乙醇分散液吸附在上述2-氨基-3-巯基丙酸改性蚕丝织物的表面，其中银纳米线的直径为100nm，长度为50μm，取出后用去离子水和乙醇反复清洗、烘干；(3)将上述蚕丝织物按照顺时针方向转动120°，再次使用浸渍提拉法(提拉速度为1cm/s)将质量分数为10％的银纳米线吸附在蚕丝织物的表面，其中银纳米线的直径为80nm，长度为200μm；(4)将上述蚕丝织物平铺在培养皿内，缓慢倒入质量分数为5％的丝素蛋白水溶液，直至丝素蛋白水溶液恰好盖过蚕丝织物，自然风干后轻轻剥离。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (6)

1.一种基于银纳米线导电网络的蚕丝电极材料的制备方法，其特征在于，
(1)将蚕丝织物浸泡在质量分数为0.1％-10％的2-氨基-3-巯基丙酸水溶液中反应24h，取出后用去离子水反复清洗、烘干，得到2-氨基-3-巯基丙酸改性蚕丝织物；
(2)使用浸渍提拉法将质量分数为0.1％-10％的银纳米线乙醇分散液吸附在上述2-氨基-3-巯基丙酸改性蚕丝织物的表面，取出后用去离子水和乙醇反复清洗、烘干；
(3)将上述蚕丝织物按照顺时针方向转动一定的角度，再次使用浸渍提拉法将质量分数为0.1％-10％的银纳米线吸附在蚕丝织物的表面；
(4)将上述蚕丝织物平铺在培养皿内，缓慢倒入质量分数为1％-5％的丝素蛋白水溶液，直至丝素蛋白水溶液恰好盖过蚕丝织物，自然风干后轻轻剥离。
2.根据权利要求1所述的一种基于银纳米线导电网络的蚕丝电极材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)、(3)中的提拉速度为0.1-1cm/s。
3.根据权利要求1所述的一种基于银纳米线导电网络的蚕丝电极材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述银纳米线的直径为20-100nm，长度为20-60μm。
4.根据权利要求1所述的一种基于银纳米线导电网络的蚕丝电极材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述银纳米线的直径为20-100nm，长度为100-200μm。
5.根据权利要求1所述的一种基于银纳米线导电网络的蚕丝电极材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述转动角度为60-120°。
6.按权利要求1制备方法得到的基于银纳米线导电网络的蚕丝电极材料。
CN201811381096.5A 2018-11-19 2018-11-19 一种基于银纳米线导电网络的蚕丝电极材料及其制备方法 Pending CN109576990A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811381096.5A CN109576990A (zh) 2018-11-19 2018-11-19 一种基于银纳米线导电网络的蚕丝电极材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811381096.5A CN109576990A (zh) 2018-11-19 2018-11-19 一种基于银纳米线导电网络的蚕丝电极材料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109576990A true CN109576990A (zh) 2019-04-05

Family

ID=65922859

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811381096.5A Pending CN109576990A (zh) 2018-11-19 2018-11-19 一种基于银纳米线导电网络的蚕丝电极材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109576990A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110299221A (zh) * 2019-06-25 2019-10-01 武汉工程大学 一种复合柔性透明导电薄膜及其制备方法
CN110993147A (zh) * 2019-12-09 2020-04-10 重庆文理学院 银纳米线透明导电薄膜的制备方法
CN114164653A (zh) * 2021-11-12 2022-03-11 西南大学 一种复合平板丝柔性导电材料的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104449455A (zh) * 2014-12-29 2015-03-25 中科院广州化学有限公司 一种中温固化型高性能导电银胶及其制备方法和应用
CN107103944A (zh) * 2017-05-19 2017-08-29 哈尔滨工业大学深圳研究生院 一种金属纳米线的定向排布方法
CN107419525A (zh) * 2017-09-17 2017-12-01 赵兵 一种纳米银颗粒增强上转换荧光蚕丝
CN107503124A (zh) * 2017-09-17 2017-12-22 赵兵 可用于可穿戴设备的银纳米线‑石墨烯导电纺织品
CN108543113A (zh) * 2018-03-21 2018-09-18 浙江理工大学 一种透明光敏人工皮肤传感器的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104449455A (zh) * 2014-12-29 2015-03-25 中科院广州化学有限公司 一种中温固化型高性能导电银胶及其制备方法和应用
CN107103944A (zh) * 2017-05-19 2017-08-29 哈尔滨工业大学深圳研究生院 一种金属纳米线的定向排布方法
CN107419525A (zh) * 2017-09-17 2017-12-01 赵兵 一种纳米银颗粒增强上转换荧光蚕丝
CN107503124A (zh) * 2017-09-17 2017-12-22 赵兵 可用于可穿戴设备的银纳米线‑石墨烯导电纺织品
CN108543113A (zh) * 2018-03-21 2018-09-18 浙江理工大学 一种透明光敏人工皮肤传感器的制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110299221A (zh) * 2019-06-25 2019-10-01 武汉工程大学 一种复合柔性透明导电薄膜及其制备方法
CN110993147A (zh) * 2019-12-09 2020-04-10 重庆文理学院 银纳米线透明导电薄膜的制备方法
CN114164653A (zh) * 2021-11-12 2022-03-11 西南大学 一种复合平板丝柔性导电材料的制备方法
CN114164653B (zh) * 2021-11-12 2022-08-23 西南大学 一种复合平板丝柔性导电材料的制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109518458A (zh) 一种以蚕丝为基底的金属纳米线/石墨烯导电材料及其制备方法
Lund et al. Electrically conducting fibres for e-textiles: An open playground for conjugated polymers and carbon nanomaterials
Dias Electronic textiles: Smart fabrics and wearable technology
Smit et al. Continuous yarns from electrospun fibers
Xue et al. Electrically conductive yarns based on PVA/carbon nanotubes
JP4011584B2 (ja) ナノ繊維からなる連続状フィラメントの製造方法
CN109576990A (zh) 一种基于银纳米线导电网络的蚕丝电极材料及其制备方法
CN104420005B (zh) 一种复合导电纤维及其制备方法
CN103556451B (zh) 一种聚合物长丝表面复合功能纳米粒子的方法
Wu et al. A review of flexible strain sensors based on natural fiber materials
CN113073412B (zh) 一种应变不敏感的导电包覆纱线及其制备方法
CN106337215A (zh) 碳纳米管复合纤维及其制备方法
CN110230113A (zh) 一种银纳米线/丝素蛋白复合纤维及其制备方法
Yan et al. Structures and mechanical properties of plied and twisted polyacrylonitrile nanofiber yarns fabricated by a multi-needle electrospinning device
CN108109855A (zh) 一种基于金属丝/棉线/聚合物复合纱线的柔性超级电容器的制备方法
CN105898981A (zh) 一种基于导电织物的可拉伸电极及其制备方法
Jiang et al. A novel approach for fabricating antibacterial nanofiber/cotton hybrid yarns
CN113089126A (zh) 基于sbs导电纤维的导电网络重塑方法及利用该方法制备的导电复合纤维及其制备方法
Niu et al. Highly conductive fiber with design of dual conductive Ag/CB layers for ultrasensitive and wide‐range strain sensing
CN103526330A (zh) 应变传感性纳米纤维纱及其制备方法
Zhou et al. MXene-based fibers: preparation, applications, and prospects
CN106435819A (zh) 一种新型高性能功能化石墨烯复合多孔纳米抗菌纤维材料及其制备方法
CN109235025B (zh) 导电碳材料/蚕丝复合材料及其制备方法和用途
Roslan et al. Conducting polymer-based textile materials
CN111719212A (zh) 一种柔性可编织石墨烯导电纱线的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20190405

RJ01 Rejection of invention patent application after publication