CN114657793A - 基于铜纳米线的电热织物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供的一种基于铜纳米线的电热织物及其制备方法，其中基于铜纳米线的电热织物包括层叠设置的基材层和保护层，所述基材层负载有铜纳米线和/或所述基材层与所述保护层之间设有铜纳米线功能层。上述铜纳米线电热织物，通过在负载有铜纳米线的基材层上设置保护层或在铜纳米线功能层是设置保护层，利用保护层隔绝空气，既能保护铜纳米线不被氧化，还能避免铜纳米线从基材层上脱落，从而增强铜纳米线电热织物的电热性能。

Description

基于铜纳米线的电热织物及其制备方法
技术领域
本发明涉及电热材料技术领域，涉及一种铜纳米线电热织物及其制备方法。
背景技术
同样是金属材料，铜纳米线的导电性仅次于银纳米线，电导率只相差6％，而且铜的储量十分丰富，在自然界中，铜的储量是银的1000倍，价格是银的七十分之一。一维(1D)无机纳米铜材料在光学、热热、电子及化学等方面均展现出了相对于它的其他结构更为独特的性质，从而在医药、航空、微电子器件等领域展现出巨大应用前景。
铜纳米线逐渐成为光电研究领域的关注重点，采用铜纳米线修饰柔性织物，可以使这样的复合材料既具有柔韧性又具有良好的导电性。但是铜纳米线在可穿戴柔性应变材料中的氧化问题是一个重要阻碍。只采用简单的反复浸渍或喷涂的方法将铜纳米线与柔性织物粘合，不仅铜纳米线易被氧化导电性能降低，而且铜纳米线与织物之间缺乏粘合性，铜纳米线容易在织物的表面脱落，导致电热性能降低。
发明内容
基于此，有必要针对铜纳米线应用于柔性应变材料中容易氧化导电性能降低和容易脱落导致电热性能降低的技术问题。提供一种铜纳米线电热织物及其制备方法。
本申请提供的一种铜纳米线电热织物，所述铜纳米线电热织物包括层叠设置的基材层和保护层，所述基材层负载有铜纳米线和/或所述基材层与所述保护层之间设有铜纳米线功能层。
在其中一个实施例中，所述保护层由聚乙烯醇和/或水性聚氨酯制备而成。
在其中一个实施例中，所述基材层与所述保护层的厚度比为(2:1)～(3:1)。
在其中一个实施例中，所述铜纳米线的平均长度为20μm～120μm。
在其中一个实施例中，所述铜纳米线与所述基材层的质量比为(1:10)～(5:10)。
在其中一个实施例中，所述基材层为棉织物。
本申请还提出了一种上述的铜纳米线电热织物的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
基材层预处理步骤，对基材层进行预处理，制得预处理基材层；
铜纳米线负载步骤，用铜纳米线分散液浸渍所述预处理基材层后干燥和/或在所述预处理基材层一侧形成铜纳米线功能层，制得铜纳米线电热织物半成品；
保护层制备步骤，在铜纳米线电热织物半成品的任一侧形成所述保护层或在铜纳米线电热织物半成品邻近所述铜纳米线功能层的一侧形成所述保护层。
在其中一个实施例中，在所述基材层预处理步骤中，所述预处理为将基材层依次置于溶胀剂中溶胀清洗、置于碱溶液中浸泡处理，制得所述预处理基材层。
在其中一个实施例中，所述铜纳米线负载步骤中，在所述预处理基材层一侧形成铜纳米线功能层的方法如下:
在所述预处理基材层一侧喷涂、涂附或滴加所述铜纳米线分散液后干燥。
在其中一个实施例中，在所述保护层制备步骤中，形成所述保护层的方法如下：
将保护层溶液涂附与铜纳米线电热织物表面后加热固化，形成所述保护层。
在其中一个实施例中，所述铜纳米线分散液为铜纳米线分散于正己烷中，所述铜纳米线分散液的质量浓度为1g/L～10g/L。
上述铜纳米线电热织物，通过在负载有铜纳米线的基材层上设置保护层或在铜纳米线功能层是设置保护层，利用保护层隔绝空气，既能保护铜纳米线不被氧化，还能避免铜纳米线从基材层上脱落，从而增强铜纳米线电热织物的电热性能。
进一步地，铜纳米线是很好的导电材料，使铜纳米线电热织物具有很好的导电性、响应性以及稳定性，该铜纳米线电热织物在4V电压下，电阻率为0.02Ω/m，达到最高温度的响应时间是115s，最高响应温度可达144.5℃，反复加热15次最高温度仍然趋于稳定。即该铜纳米线电热织物不仅电阻率低导电性能良好，而且升温快、温度高、稳定性好，使其具备更高的使用价值与科学研究价值。
附图说明
图1为本发明实施例1制得的铜纳米线电热织物结构图；
图2为本发明另一实施例的铜纳米线电热织物结构图；
图3为本发明又一实施例的铜纳米线电热织物结构图；
图4为本发明实施例1制得的铜纳米线XRD衍射图；
图5为本发明实施例1制得的铜纳米线电热织物SEM形貌图；
图6为本发明实施例1至5制得的铜纳米线电热织物负载率-电阻率图；
图7为本发明实施例1至4制得的铜纳米线电热织物负载率-织物最高温度关系图；
图8为本发明实施例1至4制得的铜纳米线电热织物负载率-最高温度响应时间关系图；
图9为本发明实施例1制得的铜纳米线电热织物的加热次数-最高温度关系图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
下面结合附图并参考具体实施例描述本申请：
首先，需要说明的是，下述实施例所用的反应试剂均为市售的、纯度为化学纯或者化学纯以上的试剂。
如图1至图3所示，本申请提出的的铜纳米线电热织物，铜纳米线电热织物包括层叠设置的基材层100和保护层300，基材层100负载有铜纳米线和/或基材层100与保护层300之间设有铜纳米线功能层200。
上述铜纳米线电热织物，通过在负载有铜纳米线的基材层100上设置保护层300或在铜纳米线功能层200是设置保护层300，利用保护层300隔绝空气，既能保护铜纳米线不被氧化，还能避免铜纳米线从基材层100上脱落，从而增强铜纳米线电热织物的电热性能，并且使其更为经久耐用。
如图1至图3所示，根据制备方法的不同，能够形成不同的铜纳米线电热织物。例如，如图1所示，在该实施例中，基材层100、铜纳米线功能层200以及保护层300依次层叠设置；如图2所示，在该实施例中，基材层100和保护层300之间不仅单独设有铜纳米线功能层200，而且基材层100中也渗入了铜纳米线形成基材层100中负载有铜纳米线的多功能层；如图3所示，在该实施例中，基材层100负载有铜纳米线，即具有基材层100的功能，同时又具有铜纳米线功能层200的导电作用。
进一步地，本申请将材料从溶液拓展到柔性基材层100及其表面，具有电阻率低导电性能良好、升温快、温度高、稳定性好的特点，提高了铜纳米线电热织物的应用范围，在电热效应的柔性可穿戴领域具有独特的优势，未来在智能纺织品的优良电热性能方面也必将具有广阔的应用前景。
进一步地，铜纳米线是很好的导电材料，使铜纳米线电热织物具有很好的导电性、响应性以及稳定性，该铜纳米线电热织物在4V电压下，电阻率为0.02Ω/m，达到最高温度的响应时间是115s，最高响应温度可达144.5℃，反复加热15次最高温度仍然趋于稳定。即该铜纳米线电热织物不仅电阻率低导电性能良好，而且升温快、温度高、稳定性好，使其具备更高的使用价值与科学研究价值。
在传统的铜纳米线修饰的柔性织物中，铜纳米线易被氧化导致不导电，并且柔性织物与铜纳米线之间缺乏界面设计，导致铜纳米线容易脱落。本本申请的上述实施例中，保护层300作为表面层，铜纳米线通过负载在基材层100和/或夹在基材层100与保护层300之间形成“三明治”结构，利用表面保护层300能够使铜纳米线紧密地与基材层100粘合，不易从基材层100上脱落，而且还能隔绝空气防止铜纳米线氧化。
作为一种可选实施方式，保护层300由聚乙烯醇和/或水性聚氨酯制备而成。聚乙烯醇和水性聚氨酯的水溶液烘干后易固化成膜，并且膜的机械性能优异，膜的拉伸强度随着聚合度和醇含量的增加而增加。在铜纳米线电热织物上涂覆聚乙烯醇和/或水性聚氨酯溶液，固化后会在电热织物表面形成一层薄膜，紧密的保护着内部的铜纳米线，隔绝空气，避免铜纳米线氧化变质，从而增强了电热织物的服用性能。
作为一种可选实施方式，基材层100与保护层300的厚度比为(2:1)～(3:1)。
作为一种可选实施方式，铜纳米线的平均长度为20μm～120μm。进一步优选的，铜纳米线的平均长度为20μm～100μm。更进一步优选的，铜纳米线的平均长度为60μm～100μm。该种铜纳米线不仅长度更为均一，而且可以牢固地负载在基材层100上并相互交织以确保电热织物的导电性更为稳定。
作为一种可选实施方式，铜纳米线与基材层的质量比为(1:10)～(5:10)。本申请的铜纳米线织物的电阻率低、导电性能好，例如，当铜纳米线与基材层的质量比为1:4时，铜纳米线电热织物的电阻率值为0.02Ω/m，达到了渗滤域值，并且在4v电压下仅需115s就可升温至144.5℃，升温快、温度高、稳定性好。
作为一种可选实施方式，基材层100为棉织物。棉织物使很好的柔性基材，具有良好的吸湿性、透气性、舒适性及保暖性。在本申请中，以棉织物作为基材层100，能够为铜纳米线电热织物的耐高温性、舒适性、保暖性以及耐久性打下坚实的基础。
本申请的第二大方面还提出了一种上述铜纳米线电热织物的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
基材层100预处理步骤，对基材层100进行预处理，制得预处理基材层100；
铜纳米线负载步骤，用铜纳米线分散液浸渍预处理基材层100后干燥和/或在预处理基材层100一侧形成铜纳米线功能层200，制得铜纳米线电热织物半成品；
保护层300制备步骤，在铜纳米线电热织物半成品的任一侧形成保护层300或在铜纳米线电热织物半成品邻近铜纳米线功能层200的一侧形成保护层300。
上述铜纳米线电热织物的制备方法，具有方法简单、操作方便、条件温和、成本低廉、易于控制以及可重复性好等优点。该制备方法中，通过表面处理法使铜纳米线负载在基材层100上，在通过涂附方法时保护层300形成在电热织物的表面，使制得的铜纳米线电热织物不仅具有良好的导电性、柔韧性、耐久性，而且在铜纳米线电热织物的表面形成保护层300避免啊铜纳米线的氧化和脱落，进一步提高了其耐久性。此外，制备的铜纳米线电热织物通过不同电压的反复加热，验证了该铜纳米线电热织物的响应时间短、温度高、稳定性好的特性。
作为一种可选实施方式，在基材层100预处理步骤中，预处理为将基材层100依次置于溶胀剂中溶胀清洗、置于碱溶液中浸泡处理，制得预处理基材层100。其中，优选的，溶胀剂为丙酮或乙醇，碱溶液为氢氧化钾溶液或氢氧化钠溶液。进一步优选的，碱溶液的质量浓度为10mg/mL～30mg/mL。
在该实施方式中，通过将基材层100置于溶胀剂中溶胀清洗，能够使基材层100的纤维柔顺并去除其中的油脂等杂质；通过碱溶液的浸泡处理，能够使纤维变圆且层次结构更加明显，纤维获得丝一样的光泽，俗称“丝光”，这样织物就可以负载更多的铜纳米线，为电热织物的制备打下坚实的基础。
作为一种可选实施方式，基材层100与溶胀剂的质量比为(1:50)～(1:20)；基材层100与碱溶液的质量比为(1:50)～(1:20)。在该质量比的条件下，基材层100能够完全浸泡于溶胀剂和碱溶液中，使基材层100的预处理更为完全，预处理后的质量更为统一。
可选的，将棉布完全浸泡在丙酮试剂中，棉布与丙酮试剂的质量比为(1:45)～(1:25)，蒸馏清洗2h～3h至棉布变得干净柔软，制得预处理过的棉布；将预处理过的棉布浸泡在氢氧化钠溶液中，棉布与氢氧化钠溶液的质量比为(1:45)～(1:25)，浸泡处理0.5h～1h至棉布变得疏松多孔，制得碱处理过的棉布。
例如，将棉织物加入30倍质量的丙酮试剂中超声30min，60℃烘干15min后得到去除油污、杂质的棉织物，并且使棉织物中的棉纤维溶胀柔顺；将溶胀处理后的棉织物加入30倍质量的氢氧化钠去离子水溶液中浸泡5min，60℃烘干15min后得到预处理后的棉织物，通过氢氧化钠去离子水溶液浸泡处理棉织物，使其中的棉纤维变圆且层次结构更加明显、更加疏松，并且使棉纤维获得丝一样的光泽，俗称“丝光”，并且负载更多的铜纳米线。
作为一种可选实施方式，铜纳米线负载步骤中，用铜纳米线分散液浸渍预处理基材层100，基材层100通过预处理后，会形成疏松的表面，通过将基材层100浸渍或反复浸渍在铜纳米线分散液中，可以使铜纳米线负载在基材层100的纤维之间和基材层100的表面。
作为另一中可选实施方式，在预处理基材层100一侧形成铜纳米线功能层200的方法如下:
在预处理基材层100一侧喷涂、涂附或滴加铜纳米线分散液后干燥。
通过在基材层100的一侧喷涂、涂附或滴加述铜纳米线分散液，干燥后能够在基材层100的该侧形成相互交织的铜纳米线膜，即铜纳米线功能层200。
在上述两种铜纳米线的负载方法中，可选的，铜纳米线与基材层100的干重比为(1:10)～(1:2)。进一步可选的，铜纳米线分散液为铜纳米线分散于正己烷中，铜纳米线分散液的质量浓度为1g/L～10g/L。优选的，铜纳米线分散液的质量浓度为3g/L～8g/L。进一步优选的，铜纳米线分散液的质量浓度为5g/L。
作为一种可选实施方式，在保护层300制备步骤中，形成保护层300的方法如下：
将保护层溶液涂附于铜纳米线电热织物表面后加热固化，形成保护层300。
在该实施例中，利用聚乙烯醇水溶液或水性聚氨酯水溶液，能够使其在铜纳米线电热织物表面形成均匀的保护层300，使铜纳米线不易氧化，且不易脱落。
例如，负载铜纳米线的基材层100与保护层300溶液按干重比(1:1)～(3:1)的比例进行涂附，之后在60℃下烘干至表面溶液固化即可形成上述保护层300。其中，负载铜纳米线的基材层100即可以是基材层100内负载有铜纳米线，又可以是基材层100与铜纳米线功能层200的层叠结构。
在上述实施例中，保护层溶液选自聚乙烯醇水溶液、水性聚氨酯水溶液或聚乙烯醇水性聚氨酯混合水溶液。当保护层溶液为聚乙烯醇水溶液时，聚乙烯醇的质量体积分数为1％～5％；当保护层溶液为聚乙烯醇水性聚氨酯混合水溶液时，聚乙烯醇水性聚氨酯的质量体积分数为10％～35％。
在上述实施例中，优选的，保护层300溶液的质量分数为5％～40％。当保护层300溶液为水性聚氨酯溶液时，水性聚氨酯的质量分数在20％以上时才能体现较好的成膜效果，所以以水性聚氨酯制备保护层300时，水性聚氨酯的质量分数为20％～40％；当保护层300溶液为聚乙烯醇时，由于聚乙烯醇成膜性极好，低浓度的聚乙烯醇就能有较好的成膜性，所以以聚乙烯醇制备保护层300时，保护层300的去离子水溶液的质量分数可以为5％～20％。
作为一种可选实施方式，铜纳米线正己烷分散液与保护层300溶液的质量比为(1:6)～(1:2)。
作为一种可选实施方式，铜纳米线分散液为铜纳米线分散于正己烷中，铜纳米线分散液的质量浓度为1g/L～10g/L。优选的，铜纳米线分散液的质量浓度为3g/L～8g/L。进一步优选的，铜纳米线分散液的质量浓度为g/L。
作为一种可选实施方式，上述实施例中使用的铜纳米线的制备方法，包括以下步骤：
提供铜前驱体溶液、还原糖溶液、助溶剂、有机封端剂、共封端配体；
将铜前驱体溶液与还原糖溶液混合，制得第一混合溶液；
将助溶剂与第一混合溶液混合，制得第二混合溶液；
将有机封端剂与第二混合溶液混合，制得第三混合溶液；
将共封端配体与第三混合溶液混合，制得第四混合溶液；
将第四混合溶液于100℃～160℃温度条件下反应3h～5h，制得固液混合物；
将固液混合物沉淀后分离获取上层液体，将上层液体离心获取固体物质，制得铜纳米线。
该实施例的铜纳米线的制备方法不仅操作简单、易于控制、重复性好，并且通过控制封端剂和共封端配体的配比得到的铜纳米线平均长度达到为20μm以上，甚至能得到长度为100μm左右的铜纳米线，方法制备的铜纳米线长度可控、尺寸均一。一般地，制备的铜纳米线的长径比为700，长度为60μm～120μm的铜纳米线占比80％以上。
作为进一步可选的实施方式，在上述铜纳米线的制备方法中：
铜前驱体溶液与还原糖溶液的混合方式为将还原糖溶液滴加至铜前驱体溶液中；
助溶剂与第一混合溶液的混合方式为将助溶剂滴加至第一混合溶液中；
有机封端剂与第二混合溶液的混合方式为将有机封端剂滴加至第二混合溶液中；
共封端配体与第三混合溶液的混合方式为将共封端配体滴加至第三混合溶液中。
作为进一步可选的实施方式，在上述铜纳米线的制备方法中：
铜前驱体溶液为氯化铜和/或二水合氯化铜的水溶液，铜前驱体溶液的摩尔浓度为44.6mmol/L～78.7mmol/L。
作为进一步可选的实施方式，在上述铜纳米线的制备方法中：
还原糖溶液为葡萄糖的水溶液，还原糖溶液的质量浓度为摩尔浓度为55.5mmol/L～122.1mmol/L。优选的，铜前驱体的去离子水溶液的质量浓度为6g/L～12g/L；还原糖的去离子水溶液质量浓度为8g/L～16g/L；
优选的，第一混合溶液中铜前驱体的去离子水溶液与还原糖的去离子水溶液质量比为1:6～5:6。
作为进一步可选的实施方式，在上述铜纳米线的制备方法中：
助溶剂为丙三醇和/或乙二醇。
作为进一步可选的实施方式，在上述铜纳米线的制备方法中：有机封端剂为油胺。
作为进一步可选的实施方式，在上述铜纳米线的制备方法中：共封端配体为油酸。
作为进一步可选的实施方式，在上述铜纳米线的制备方法中：制备第一混合溶液步骤中，铜前驱体溶液与还原糖溶液的体积比为1:1；
制备第二混合溶液步骤中，助溶剂与第一混合溶液的体积比为1:4；
制备第三混合溶液步骤中，有机封端剂与第二混合溶液的体积比为1:6.25；
制备第四混合溶液步骤中，共封端配体与第三混合溶液的体积比为1:(725～1208)。
实施例1
1、制备铜纳米线的正己烷分散液：
分别配置质量浓度为8g/L的氯化铜去离子水溶液、质量浓度为12g/L的葡萄糖去离子水溶液。先将50mL的葡萄糖去离子水溶液滴加至50mL的氯化铜去离子水溶液制得第一混合溶液，再将25mL的丙三醇分析纯试剂滴加至上述第一混合溶液中制得第二混合溶液，接下来将20mL的油胺分析纯试剂滴加至上述第二混合溶液中制得第三混合溶液，再将200μL的油酸分析纯试剂滴加至上述第三混合溶液中制得第四混合溶液。最后将第四混合溶液置于120℃温度条件下反应4h。将反应后得到的固液混合物沉淀后进行固液分离，将上层液体置于离心机中，以4000rpm的转速离心5min，离心沉淀物即为铜纳米线。将制得的铜纳米线用正己烷洗涤2～3次后于正己烷中保存。
经检测，制得的铜纳米线的收率为68.8％，制得的铜纳米线直径、长度均一。经检测，产物中长度为60μm～100μm的铜纳米线占比为93.5％。
2、棉织物的预处理：
将1.3g的棉织物作为基材层100浸泡于45g的丙酮溶液中，冷凝回流清洗2h～3h，使棉织物充分的清洗、柔软、蓬松。然后取出棉织物，置于60℃的烘箱中烘干2h，得到丙酮溶胀处理过的棉织物。将丙酮溶胀处理过的棉织物浸泡于35g的氢氧化钠溶液中，浸泡处理30min，使棉织物表面变得疏松、多孔、纤维变圆且层次结构更加明显。然后取出棉织物，置于60℃的烘箱中烘干2h，制得碱溶液预处理过的棉织物。
3、棉织物对铜纳米线的负载：
配置质量浓度为10g/L的铜纳米线正己烷分散液。将1.3g的棉织物浸泡于10g/L的铜纳米线正己烷分散液，然后取出在通风橱中自然晾干，晾干后在棉织物表面滴加铜纳米线正己烷分散液至铜纳米线负载量为40％，最后在通风橱中自然晾干后制得负载铜纳米线的棉织物。
4、保护层300的制备
将质量分数为5％的聚乙烯醇去离子水溶液涂覆在负载铜纳米线的棉织物的表面，置于60℃烘箱中烘干4h，在聚乙烯醇溶液固化成膜后(聚乙烯醇薄膜厚度：负载铜纳米线的棉织物厚度＝(1:2)～(1:3))制得铜纳米线电热织物。
该铜纳米线电热织物的基材层100棉织物是很好的柔性基材，为电热织物的耐高温性、舒适性、耐久性打下坚实的基础；中间的铜纳米线功能层200即能单独形成一层，又通过浸渍渗入棉织物内部，并且铜纳米线是很好的导电材料，从而使电热织物具有很好的导电性、响应性、稳定性；外层的聚乙烯醇薄膜是很好的保护层300材料，在电热织物的表面形成一层薄膜，隔绝空气，紧密保护内层的铜纳米线不氧化变质，从而增强了电热织物的性能。
实施例2
本实施例的电热织物与实施例1的制备方法相同，区别在于铜纳米线在棉织物上的负载量为10％。
实施例3
本实施例的电热织物与实施例1的制备方法相同，区别在于铜纳米线在棉织物上的负载量为20％。
实施例4
本实施例的电热织物与实施例1的制备方法相同，区别在于铜纳米线在棉织物上的负载量为30％。
实施例5
本实施例的电热织物与实施例1的制备方法相同，区别在于铜纳米线在棉织物上的负载量为50％。
如图1所示，实施例1制得的铜纳米线电热织物的结构示意图，位于图中底部的基材层100是经过预处理具有良好柔性的棉织物，位于图中中间层的是具有优良导电性的铜纳米线功能层200，使电热织物具有很好的导电性、响应性、稳定性；位于图中外层的是聚乙烯醇薄膜很好的保护层300材料，在电热织物表面形成一层薄膜，隔绝空气，紧密保护内层的铜纳米线不氧化变质，从而增强了电热织物的性能。
如图4所示，实施例1制得的铜纳米线在2θ＝43.3°、50.5°、74.1°处有三个特征峰，分别对应着铜纳米线的(111)、(200)、(220)晶面。当沿着(111)晶面生长时，此时的铜纳米线具有较高的长径比，变成了一维纳米结构的CuNWs。XRD图谱中的半峰宽非常窄，基线平坦而笔直，没有波动，表明所制备的CuNWs具有良好的结晶度
如图5所示，从实施例1制得的电热织物SEM微观形貌图可知，制得的铜纳米线形态均一，均匀的分布在棉织物表面使该织物具有良好的导电性。
如图6所示，采用四探针法测得实施例1至5制得电热织物的电阻率，随着铜纳米线负载率的增加，电热织物的电阻率逐渐缩小，导电网络不断形成。在铜纳米线负载率为40％时达到了渗滤域值，即电阻率不随铜纳米线的增加而减小。测量结果如表1所示，得到电热织物材料的铜纳米线负载量-电阻率变化的趋势，电阻率随着铜纳米线负载量的增加而降低。
表1铜纳米线电热织物的铜纳米线负载量-电路率变化趋势
电热织物
负载率(％)电热织物
方块电阻(Ω/)
电热织物
厚度(mm)电阻率
(Ω/m)
10280000 1.229 344.12
2040200 1.354 54.43
3015800 1.149 18.15
4020.4 1.126 0.02
508.3 1.257 0.01
如图7所示，测得实施例1至4制得的电热织物，反应的是在4V电压下的铜纳米线负载率(％)与电热织物最高温度(℃)的关系，以此来探究不同负载率下电热织物的电热性能。从图中可以看出，负载率为10％的织物电热性能较差；负载率为20％之后，电热织物的电热性能开始有了变化；负载率达到30％的时候，电热织物的电热性能有了质的飞跃；负载率为40％时，电热织物的电热性能最佳，织物最高温度可达144.5℃。
如图8所示，测得实施例1至4制得的电热织物，在4V电压下的铜纳米线负载率(％)与最高温度响应时间(s)的关系。在负载率为10％、20％、30％时，电热织物的响应时间逐渐减短；在负载率为40％时，电热织物最高响应温度较大可达144.5℃，所以响应时间略有增加。
如图9所示，对实施例1制得的电热织物，在4V电压下进行反复电热实验，以此来探究经过聚乙烯醇处理后的电热织物的抗氧化性能。在连续15次的电压加热下，随着电压次数的增加，电热织物的电热性能逐渐趋于平稳，这表明了经过聚乙烯醇固化处理后的电热织物的抗氧化性能明显提高。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种铜纳米线电热织物，其特征在于，所述铜纳米线电热织物包括层叠设置的基材层和保护层，所述基材层负载有铜纳米线和/或所述基材层与所述保护层之间设有铜纳米线功能层。
2.根据权利要求1所述的铜纳米线电热织物，其特征在于，所述保护层由聚乙烯醇和/或水性聚氨酯制备而成。
3.根据权利要求1所述的铜纳米线电热织物，其特征在于，所述基材层与所述保护层的厚度比为(2:1)～(3:1)。
4.根据权利要求1所述的铜纳米线电热织物，其特征在于，所述铜纳米线的平均长度为20μm～120μm。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的铜纳米线电热织物，其特征在于，所述铜纳米线与所述基材层的质量比为(1:10)～(5:10)。
6.根据权利要求5所述的铜纳米线电热织物，其特征在于，所述基材层为棉织物。
7.一种如权利要求1所述的铜纳米线电热织物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
基材层预处理步骤，对基材层进行预处理，制得预处理基材层；
铜纳米线负载步骤，用铜纳米线分散液浸渍所述预处理基材层后干燥和/或在所述预处理基材层一侧形成铜纳米线功能层，制得铜纳米线电热织物半成品；
保护层制备步骤，在铜纳米线电热织物半成品的任一侧形成所述保护层或在铜纳米线电热织物半成品邻近所述铜纳米线功能层的一侧形成所述保护层。
8.如权利要求7所述的铜纳米线电热织物的制备方法，其特征在于，在所述基材层预处理步骤中，所述预处理为将基材层依次置于溶胀剂中溶胀清洗、置于碱溶液中浸泡处理，制得所述预处理基材层。
9.如权利要求7所述的铜纳米线电热织物的制备方法，其特征在于，所述铜纳米线负载步骤中，在所述预处理基材层一侧形成铜纳米线功能层的方法如下:
在所述预处理基材层一侧喷涂、涂附或滴加所述铜纳米线分散液后干燥。
10.如权利要求7所述的铜纳米线电热织物的制备方法，其特征在于，在所述保护层制备步骤中，形成所述保护层的方法如下：
将保护层溶液涂附与铜纳米线电热织物表面后加热固化，形成所述保护层。
11.权利要求7至10任意一项所述的铜纳米线电热织物的制备方法，其特征在于，所述铜纳米线分散液为铜纳米线分散于正己烷中，所述铜纳米线分散液的质量浓度为1g/L～10g/L。
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