CN115491778B - 在功能纤维中集成多电极的装置、功能纤维的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种在功能纤维中集成多电极的装置、功能纤维的制备方法。本发明的在功能纤维中集成多电极的装置，利用导向轮制动器对电极导向轮施加阻力，使其处于绷紧状态，从而保证在热软化拉丝过程中不发生滑移和偏心，同时，利用导向轮制动器可以调节在热软化拉丝时电极的张力，实现电极张力精确动态调控，满足在拉丝中功能纤维对丝径调控需求。本发明的功能纤维的制备方法，可实现集成多电极的功能纤维批量生产，可实现电极在纤维中位置精准调控，张力的精准调控。所制备的集成电极的功能纤维未来在智能传感、医疗器械、通讯显示、柔性致动、仿生伪装等领域均有广泛的应用前景。

Description

在功能纤维中集成多电极的装置、功能纤维的制备方法
技术领域
本发明涉及功能纤维技术领域，尤其涉及一种在功能纤维中集成多电极的装置、功能纤维的制备方法。
背景技术
现阶段科技发展迅速，随着人类生活水平的提高，多材料多功能纤维成为科学家们乐此不疲的研究话题，其应用范围涵盖了智能传感、医疗器械、通讯显示、柔性致动、仿生伪装等领域。其中，有很大一部分功能纤维的实现依赖于电信号的传入或传出，因此纤维内导电材料的结构和导电性将会极大程度的决定最后功能纤维的性能优劣。目前研究的含电极功能纤维所会用到的材料包括金属及其衍生物、导电聚合物、碳质材料、液态金属和复合材料等等，金属丝又以其高导电性能、易于集成封装、工艺简单等优势从中具有很大的应用价值，应用于脑机接口、触控设备、电致器件、智能传感领域。
目前集成电极的装置可用于单根电极和多根电极集成，常常直接和热软化拉伸设备安装在一起便于一次成型。中国专利CN201910441692、CN201910530666、CN109887676、CN110319855 A、美国专利US2020110236A1等在热拉制过程中直接嵌入以金属丝为例的导电层材料，没有使用特定的装置控制金属丝的送入速度、张力，同时也无法集成多根电极，具有局限性。中国专利CN201910530908所述电致变色纤维内的电极包括至少一对平行布置的电极丝，单纯通过预制棒预留电极孔来控制电极丝的位置，无法实现对多根电极丝的精准调控。美国弗吉尼亚理工大学的Xiaoting Jia团队在传感纤维内部嵌入电极形成平行的导电传输线，同样也是电极在预制棒通孔中穿过再进行热共拉，从而将电极限制在纤维中，无法实现共拉过程中多根金属丝的精确调控。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种在功能纤维中集成多电极的装置、功能纤维的制备方法。
第一方面，本发明提供了一种在功能纤维中集成多电极的装置，包括：
多个电极张力控制机构，所述电极张力控制机构包括：
机架，所述机架上上下交错设置有多个电极导向轮，所述电极导向轮上设有张力传感器，所述张力传感器用于检测电极经过电极导向轮时的张力，所述电极导向轮上设有导向轮制动器，所述导向轮制动器用于对电极导向轮施加阻力，所述机架两侧还设有电极限位孔；
多个电极输送机构，其与多个所述电极张力控制机构一一对应，所述电极输送机构用以输送电极，电极穿过其中一个所述电极限位孔并依次缠绕多个电极导向轮后经另一个所述电极限位孔后穿出。
优选的是，所述的在功能纤维中集成多电极的装置，还包括多个电极限位管，其与多个所述电极张力控制机构一一对应，电极经另一个所述电极限位孔穿出后穿过所述电极限位管，所述电极限位管用以对电极进行限位。
第二方面，本发明还提供了一种功能纤维的制备方法，包括以下步骤：
提供所述的在功能纤维中集成多电极的装置；
提供多孔预制棒，所述多孔预制棒的孔数量与电极张力控制机构的数量相同；
利用电极输送机构输送电极，电极穿过其中一个所述电极限位孔并依次缠绕多个电极导向轮后经另一个所述电极限位孔后穿过所述电极限位管，并进入多孔预制棒的孔内；
对多孔预制棒进行热软化拉丝；
其中，热软化拉丝过程中利用导向轮制动器对电极导向轮施加阻力，进而调节电极张力，以使电极在在热软化拉丝过程中不发生滑移和偏心。
优选的是，所述的功能纤维的制备方法，所述电极的材料包括金属丝、玻璃丝、聚合物功能纤维或纱线、碳纤维中的至少一种。
优选的是，所述的功能纤维的制备方法，所述电极表面随机分布有凹凸不平的缺陷或所述电极表面涂覆有功能涂层。
优选的是，所述的功能纤维的制备方法，所述电极的数量为1～50个，电极的直径为0.001～3mm。
优选的是，所述的功能纤维的制备方法，所述电极的横截面形状包括圆形、三角形、椭圆形、正多边形、不规则多边形中的任一种；
所述多孔预制棒的孔数为1～50个；
所述多孔预制棒的截面形状圆形、三角形、椭圆形、正多边形、不规则多边形中的任一种；
所述多孔预制棒的孔形状包括圆形、三角形、椭圆形、正多边形、不规则多边形中的任一种。
优选的是，所述的功能纤维的制备方法，所述电极的直径、多孔预制棒中孔的直径和热软化拉丝工艺参数之间有如下关系：其中，d孔为多孔预制棒中孔的直径，d电极为电极的直径，vdraw为收丝速度，vfeed为送棒速度。
第三方面，本发明还提供了一种功能纱线，采用所述的制备方法制备得到的功能纤维制备而成。
第四方面，本发明还提供了一种功能织物，采用所述的制备方法制备得到的功能纤维编织而成。
本发明的在功能纤维中集成多电极的装置、功能纤维的制备方法，相对于现有技术具有以下有益效果：
1、本发明的在功能纤维中集成多电极的装置，包括多个电极输送机构和多个电极张力控制机构，电极张力控制机构包括机架、电极导向轮、张力传感器、导向轮制动器；利用导向轮制动器对电极导向轮施加阻力，使其处于绷紧状态，从而保证在热软化拉丝过程中不发生滑移和偏心，同时，利用导向轮制动器可以调节在热软化拉丝时电极的张力，实现电极张力精确动态调控，满足在拉丝中功能纤维对丝径调控需求；
2、本发明的功能纤维的制备方法，在热软化拉丝过程中热不匹配材料的机械与热共拉特性，该功能纤维中可集成高熔点金属电极如镍铬丝，铜丝，钨丝等，和/或集成非金属电极如碳纤维等，和/或集成功能纤维包括但不仅限于玻璃功能纤维如光纤等，聚合物功能纤维如纱线、芳纶纤维等，和/或金属功能纤维如加捻金属丝、表面缺陷金属丝等。功能纤维的形状可通过多孔预制棒形状调控，电极数量、形状、外径等均可精准调控。该装置与拉丝设备结合可实现集成多电极的功能纤维批量生产，可实现电极在纤维中位置精准调控，张力的精准调控。所制备的集成电极的功能纤维未来在智能传感、医疗器械、通讯显示、柔性致动、仿生伪装等领域均有广泛的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的在功能纤维中集成多电极的装置的结构示意图；
图2为本发明其中一个实施例中电极张力控制机构的结构示意图；
图3为本发明其中一个实施例中电极限位管与定位板连接结构示意图；
图4为本发明其中一个实施例中定位板的结构示意图；
图5为本发明其中一个实施例中功能纤维的截面形状示意图；
图6为本发明其中一个实施例中功能纤维中电极位置、数目、排布方式；
图7为本发明其中一个实施例中功能纤维中电极的外形结构示意图；
图8为本发明其中一个实施例中功能纤维中根电极的外形结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
本申请实施例提供了一种在功能纤维中集成多电极的装置，如图1～2所示，包括：
多个电极张力控制机构2，电极张力控制机构2包括：
机架21，机架21上上下交错设置有多个电极导向轮22，电极导向轮22上设有张力传感器23，张力传感器23用于检测电极20经过电极导向轮22时的张力，电极导向轮22上设有导向轮制动器24，导向轮制动器24用于对电极导向轮22施加阻力，机架21两侧还设有电极限位孔25；
多个电极输送机构1，其与多个电极张力控制机构2一一对应，电极输送机构2用以输送电极，电极穿过其中一个电极限位孔25并依次缠绕多个电极导向轮后经另一个电极限位孔25后穿出。
需要说明的是，本申请的在功能纤维中集成多电极的装置，包括多个电极输送机构1和多个电极张力控制机构2，电极张力控制机构2包括机架21、电极导向轮22、张力传感器23、导向轮制动器24；具体的，机架21类似一内部中空的壳体，电极导向轮22安装在机架21内，实际中，可在机架21设置导向轮支架26，电极导向轮22安装在导向轮支架26上，电极导向轮22的数量依据实际情况进行设定，例如可以为3个、4个、5个、6个……n个等；电极导向轮22上设置有张力传感器23，张力传感器23可以用于检测电极20经过电极导向轮22时的张力，张力传感器23可以为现有常规的传感器，例如可采用安徽中航电子科技发展有限公司的型号为ZHZL-1F的张力传感器，其可以实时监测电极在递送过程中的张力大小(其监测原理是作用于轴承的径向张力值传递给传感器，将力信号转化为电信号)；同时，电极导向轮22上设有导向轮制动器24，导向轮制动器24用于对电极导向轮22施加阻力，具体的导向轮制动器24可采用磁滞制动器，例如可采用北京海博华科技有限公司的磁滞制动器(型号AHB-002M)，磁滞制动器有一个呈网状的定子磁极和一个由特殊材料制成的转子/轴组件固定在一起但不互相接触，在电磁学中通过磁滞原理运用来控制扭力，当磁极线圈未通电时，转子/轴能够在滚珠轴承上自由的旋转。但当磁极线圈通电时，线圈或磁铁所产生的磁力作用在定子磁极上，气隙即变成了磁场，而转子也将因为磁滞的作用而产生一种制动效果。由于扭力完全是通过气隙间的磁场所产生的，连续可调，不受转速影响。在电流控制磁滞制动器中，转矩的调节和控制由励磁线圈提供。磁滞制动器的输出轴与电极导向轮22连接，因此通过调整励磁线圈的直流电流来完全控制转矩，即可达到控制导向轮张力大小；导向轮制动器24除了采用上述磁滞制动器还可以采用其它结构，具体的，导向轮制动器24包括固定座241，固定座241上开设有一导槽，一插销242可插入导槽内并可沿着导槽上下移动，插销242靠近电极导向轮22的一端与电极导向轮22相适配并可贴合在电极导向轮22上，固定座241一侧设有储气罐(图未示)，储气罐与导槽连通；使用时，开启储气罐，在储气罐中气体压力的作用下插销移动，插销242的端部与电极导向轮22相贴合，进而给电极导向轮22施加一定阻力，显然，可以通过调节储气罐中气体压力大小，从而使得插销242的端部与电极导向轮22之间的贴合紧密程度不同，进而可以调整插销242施加电极导向轮22的阻力大小。
本申请的在功能纤维中集成多电极的装置，利用导向轮制动器对电极导向轮施加阻力，使其处于绷紧状态，从而保证在热软化拉丝过程中不发生滑移和偏心，同时，利用导向轮制动器可以调节在热软化拉丝时电极的张力，实现电极张力精确动态调控，满足在拉丝中功能纤维对丝径调控需求。
在一些实施例中，电极输送机构包括电极线圈与支撑组件，电极线圈的数量与电极张力控制机构2的数量相同，例如电极线圈的数量1～50个，具体的可以是1个，2个，3个，4个，10个，30个，50个等。电极线圈内部带有电机传动装置；支撑组件用以支撑电极线圈，可以实现电极线圈主动放电极或者被动放电极；具体的，电极线圈主动放电极是通过调节电机传动装置的转速实现线圈转动放线(电机转速与拉丝过程中收丝速度相匹配)；被动放电极是通过依靠张力控制机构带动相应的电极线圈放线。电极输送机构还可采用其它现有的常规技术来实现。
在一些实施例中，还包括多个电极限位管3，其与多个电极张力控制机构2一一对应，电极20经另一个电极限位孔25穿出后穿过电极限位管3，电极限位管3用以对电极20进行限位。
具体的，电极限位管3为弹性橡胶管，其形状可以弯曲，电极限位管3能使电极在多孔预制棒的孔中准确定位；请参考图3～4所示，具体的，多个电极限位管3的一端固定在定位板31上且端部穿出定位板31，电极限位管3的另一端可朝着任意方向弯曲，且电极限位管3内部光滑。电极通过另一个电极限位孔25出来之后进入电极限位管3中，最终从电极限位管3靠近定位板31的端部引出进入多孔预制棒的孔中。
在一些实施例中，机架21上设有5个电极导向轮22，电极20经过电极限位孔25后绕过五个电极导向轮，其中，第二、第四、第五个电极导向轮22上面装有张力传感器23，可以检测电极20经过电极导向轮22时的张力情况，第二和第四个电极导向轮22上还装有导向轮制动器24，其目的是控制电极导向轮22的转动阻力，调节电极20张力；当导向轮制动器24给与电极导向轮22很大的转动阻力时，电极20和电极导向轮22直接可能会发生相对滑动导致测试的张力大小不准确，因此中间加入两级导向轮制动器，分批控制张力情况，且第二个张力传感器检测张力大于第一个张力传感器检测张力，第三个张力传感器检测电极最终经过末端的电极限位孔之后的张力情况，且第三个张力传感器检测张力情况大于等于第二张力传感器检测张力。具体的，根据实际中所需要的在功能纤维内嵌入电极的数目，分批控制单路电极张力控制器实现电极张力精确动态调控，满足在拉丝中功能纤维对丝径调控需求。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种功能纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1、提供上述的在功能纤维中集成多电极的装置；
S2、提供多孔预制棒，多孔预制棒的孔数量与电极张力控制机构的数量相同；
S3、利用电极输送机构输送电极，电极穿过其中一个电极限位孔并依次缠绕多个电极导向轮后经另一个电极限位孔后穿过电极限位管，并进入多孔预制棒的孔内；
S4、对多孔预制棒进行热软化拉丝；
其中，热软化拉丝过程中利用导向轮制动器对电极导向轮施加阻力，进而调节电极张力，以使电极在在热软化拉丝过程中不发生滑移和偏心。
具体的，本申请的功能纤维的制备方法，多孔预制棒的制备采用现有技术进行制备，比如可采用薄膜卷绕或机械钻孔或热压或高温挤出或注塑等工艺制备。本申请的功能纤维的制备方法采用上述的在功能纤维中集成多电极的装置以及拉丝装置配合使用，具体的，电极输送机构输送电极，电极经过电极张力控制机构后进入电极限位管3，然后再进入多孔预制棒4，将多孔预制棒4夹在预制棒夹5中，调整预制棒夹子位置使多孔预制棒4对准加热炉6中心并将多孔预制棒4插入加热炉6中；等待拉丝塔加热炉6升温至330℃，待预制棒软化掉头后，减掉头子，使纤维依次通过测径仪7，辅助牵引轮8，最后到收线轮9；控制进棒速度，调整收丝速度即可得到功能纤维。具体的，热软化拉丝工艺是将电极穿过多孔预制棒中的孔并对多孔预制棒进行热软化拉丝，电极不参与热共拉过程，其可以连续不断的移动，其移动速度可匹配热共拉时的收丝速度，电极形状与直径在热软化拉丝前后保持一致，电极承受张力大于热软化拉丝时功能纤维拉丝张力，电极张力可以精确动态调控，满足在拉丝中功能纤维对丝径调控需求。
在一些实施例中，电极的材料包括金属丝、玻璃丝、聚合物功能纤维或纱线、碳纤维中的至少一种。
具体的，电极选自为金属丝如镍铬丝，铜丝，钨丝，铝丝，金丝，银丝，不锈钢丝等中的至少一种；玻璃丝如石英纤维、铝硼硅酸盐纤维、钠钙硅酸盐纤维、高碱纤维、特种玻璃纤维等中的至少一种；聚合物功能纤维或纱线如芳纶纤维或导电纱线等。
在一些实施例中，电极表面随机分布有凹凸不平的缺陷或所述电极表面涂覆有功能涂层。具体的，通过对电极进行化学腐蚀或者气相沉积或浸染等方法使电极表面随机分布有凹凸不平的缺陷或颗粒或表面涂覆有一层功能涂层，例如涂覆沉浸银纳米线溶液，导电树脂溶液或包覆碳纳米管、石墨烯等材料增强电极本身的导电性；亦可沉积硫化钙、硫化锌等发光功能材料，拓宽电极自身的应用范围。
在一些实施例中，电极的数量为1～50个，电极的直径为0.001～3mm。电极在功能纤维中的数量1-50个，可以是1个，2个，3个，4个，10个，30个，50个等，电极的直径为0.01-3mm，可以是10μm，50μm，100μm，500μm，1mm，2mm，3mm等，具体的，电极在功能纤维横截面的分布可以是共线分布或者共面分布。
在一些实施例中，电极的横截面形状包括圆形、三角形、椭圆形、正多边形、不规则多边形中的任一种；
多孔预制棒的孔数为1～50个，可以是1个，2个，3个，4个，10个，30个，50个等；
多孔预制棒的截面形状圆形、三角形、椭圆形、正多边形、不规则多边形中的任一种；
多孔预制棒的孔形状包括圆形、三角形、椭圆形、正多边形、不规则多边形中的任一种。
在一些实施例中，电极的直径、多孔预制棒中孔的直径和热软化拉丝工艺参数之间有如下关系：其中，d孔为多孔预制棒中孔的直径，d电极为电极的直径，vdraw为收丝速度，vfeed为送棒速度。
具体的，在一些实施例中，多孔预制棒的材料可采用热塑性聚合物，包括但不限于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、氟树脂、掺杂有氟化聚合物的PMMA复合材料(F-PMMA)、苯乙烯二甲基丙烯酸甲酯共聚物(SMMA)、环烯烃共聚物(COC)、环烯烃聚合物(COP)、聚碳酸酯(PC)、聚亚苯基砜树脂(PPSU)、聚醚砜树脂(PES)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚丙烯腈(PAN)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯醇(PVA)、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、聚胺酯(PU)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)、聚偏二氯乙烯树脂(PVDC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚乙二醇(PEG)、热塑性弹性体(TPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚乙二醇(PEG)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚甲醛(POM)、聚苯醚(PPO)、聚酯和间苯二甲酸酯磺酸钠共聚物、丙烯酸酯共聚物、醋酸乙烯酯树脂、聚乙烯醇缩乙醛中的一种或两种以上，优选的，选自聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、环烯烃共聚物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、聚碳酸酯(PC)、热塑性弹性体(TPE)、氟树脂中的至少一种。
具体的，图5显示了制备得到的功能纤维的截面形状示意图，图中功能纤维40、电极20，其中，(a)圆形，(b)三角形，(c)方形，(d)多边形，(e)方形与半圆组合。
图6显示了功能纤维40中电极20位置、数目、排布方式，其中，(a)中心单根电极，(b)偏心单根电极，(c)对称双根电极，(d)非对称双根电极，(e)圆周对称三根电极，(f)中心单根电极与圆周对称双根电极，(g)圆周对称四根电极，(h)中心单根电极与圆周对称三根电极，(i)非对称四根电极，(j)并排四电极，(k)圆周对称五根电极，(l)并排上面三根电极下双根电极，(m)中心单根电极与圆周对称四根电极，(n)非对称五根电极，(o)T字形五根电极，(p)并排五电极，(r)圆周对称六根电极，(s)并排上下分别三根电极，(t)中心单根电极与圆周对称五根电极，(u)除号形六根电极。
图7显示了功能纤维40中电极20的外形结构，其中，(a)圆形，(b)方形，(c)椭圆，(d)三角形，(e)电极表面有功能涂层，(f)电极表面做缺陷，(g)三电极加捻，(h)电极表面沉积微纳颗粒。
图8显示了功能纤维40中50根电极20的外形结构：(a)圆形，(b)方形。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种功能纱线，采用所述的制备方法制备得到的功能纤维制备而成。具体的，功能纱线由n条本申请的制备得到的功能纤维加捻或包缠或包芯等工艺制成，其中n为大于或等于2的自然数，
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种功能织物，采用所述的制备方法制备得到的功能纤维编织而成。具体的，功能织物由本申请的功能纤维纤维或者功能纱线编织而成。
以下进一步以具体实施例说明本申请的柔性中红外多芯传能光纤。本部分结合具体实施例进一步说明本发明内容，但不应理解为对本发明的限制。如未特别说明，实施例中所采用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明，本发明采用的方法和设备为本领域常规方法和设备。
实施例1
本申请实施例提供了一种功能纤维的制备方法，包括以下步骤：
S1、提供图1～2所示的在功能纤维中集成多电极的装置；
S2、提供多孔预制棒，多孔预制棒的孔数量与电极张力控制机构的数量相同；
S3、利用电极输送机构输送电极，电极穿过其中一个电极限位孔并依次缠绕多个电极导向轮后经另一个电极限位孔后穿过电极限位管，并进入多孔预制棒的孔内；
S4、对多孔预制棒进行热软化拉丝；
其中，电极张力控制机构的数量为2个，电极材料为不锈钢丝，直径为50μm，采用氟树脂(PVDF)热加工成多孔预制棒，多孔预制棒的外径为20mm，多孔预制棒的孔数为中心对称的双孔，孔径为2mm，电极输送机构上有两个线圈，在热软化拉丝中将电极依次通过电极张力控制机构，电极限位管并穿过多孔预制棒中的孔并对多孔预制棒进行热软化拉丝。设置热软化拉丝工艺参数，送棒速度设置为0.1mm/min，收丝速度设置为0.25m/min，调整电极张力控制机构用以调节在热软化拉丝时电极的张力，满足在拉丝中功能纤维对丝径调控需求，使电极在热软化拉丝过程中不发生滑移和偏心，最终得到丝径为400μm的纤维其中电极直径为50μm，电极中心对称分布，纤维横截面图如图7(a)或者如图6(c)。
实施例2
本申请实施例并提供的功能纤维的制备方法，同实施例1，不同在于：选取电极材料为不锈钢丝，直径为50μm；氟树脂(PVDF)加工出的多孔预制棒的孔数为中心对称的双孔，孔径为2mm，多孔预制棒的外形为20×20mm的方形；其他参数与步骤同实施例1，设置热软化拉丝工艺参数，送棒速度设置为0.1mm/min，收丝速度设置为0.25m/min，调整张力控制机构用以调节在热软化拉丝时电极的张力，满足在拉丝中功能纤维对丝径调控需求，使电极在热软化拉丝过程中不发生滑移和偏心可得到丝径为400×400μm的方形纤维，电极直径为50μm，电极中心对称分布。
实施例3
本申请实施例并提供的功能纤维的制备方法，同实施例1，不同在于：选取电极材料为芳纶丝，直径为20μm，氟树脂(PVDF)加工出的多孔预制棒的外径为30mm，孔数为沿着圆周有均匀分布六个孔，孔径为1mm；电极输送机构上有六个线圈，其他步骤同实施例1，设置热软化拉丝工艺参数，送棒速度设置为0.1mm/min，收丝速度设置为0.36m/min，最终可得到丝径为500μm纤维，电极直径为20μm，沿着圆周有六个均匀分布的电极，纤维横截面图如图6(r)
实施例4
本申请实施例并提供的功能纤维的制备方法，同实施例1，不同在于：氟树脂(PVDF)加工出的多孔预制棒的外形为外径80mm的圆形，孔数为50，排列结构由外向内依次递减，孔径为1mm；电极丝为不锈钢丝，直径为10μm；其他步骤同实施例1，设置热软化拉丝工艺参数，送棒速度设置为0.1mm/min，收丝速度设置为1m/min，最终可得到丝径为800μm纤维，电极直径为10μm，沿着圆周有50个均匀分布的电极，纤维横截面图如图8(a)。
实施例5
本申请实施例并提供的功能纤维的制备方法，同实施例1，不同在于：氟树脂(PVDF)加工出的多孔预制棒的外形为60×80mm的方形，孔数为50，排列结构为5×10均匀分布，孔径为1mm；电极丝为不锈钢丝，直径为10μm；其他步骤同实施例1，最终可得到丝径为600×800μm纤维，电极直径为10μm，方形内有50个均匀分布的电极，纤维横截面图如图8(b)。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种功能纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供在功能纤维中集成多电极的装置；
所述在功能纤维中集成多电极的装置，包括：
多个电极张力控制机构，所述电极张力控制机构包括：
机架，所述机架上上下交错设置有多个电极导向轮，所述电极导向轮上设有张力传感器，所述张力传感器用于检测电极经过电极导向轮时的张力，所述电极导向轮上设有导向轮制动器，所述导向轮制动器用于对电极导向轮施加阻力，所述机架两侧还设有电极限位孔；
多个电极输送机构，其与多个所述电极张力控制机构一一对应，所述电极输送机构用以输送电极，电极穿过其中一个所述电极限位孔并依次缠绕多个电极导向轮后经另一个所述电极限位孔后穿出；
还包括多个电极限位管，其与多个所述电极张力控制机构一一对应，电极经另一个所述电极限位孔穿出后穿过所述电极限位管，所述电极限位管用以对电极进行限位；
提供多孔预制棒，所述多孔预制棒的孔数量与电极张力控制机构的数量相同；
利用电极输送机构输送电极，电极穿过其中一个所述电极限位孔并依次缠绕多个电极导向轮后经另一个所述电极限位孔后穿过所述电极限位管，并进入多孔预制棒的孔内；
对多孔预制棒进行热软化拉丝；
其中，热软化拉丝过程中利用导向轮制动器对电极导向轮施加阻力，进而调节电极张力，以使电极在热软化拉丝过程中不发生滑移和偏心；
所述电极的直径、多孔预制棒中孔的直径和热软化拉丝工艺参数之间有如下关系：，其中，/>为多孔预制棒中孔的直径，/>为电极的直径，/>为收丝速度，/>为送棒速度。
2.如权利要求1所述的功能纤维的制备方法，其特征在于，所述电极的材料包括金属丝、玻璃丝、聚合物功能纤维或纱线、碳纤维中的至少一种。
3.如权利要求1所述的功能纤维的制备方法，其特征在于，所述电极表面随机分布有凹凸不平的缺陷或所述电极表面涂覆有功能涂层。
4.如权利要求1所述的功能纤维的制备方法，其特征在于，所述电极的数量为1~50个，电极的直径为0.001~3 mm。
5.如权利要求1所述的功能纤维的制备方法，其特征在于，所述电极的横截面形状包括圆形、椭圆形、正多边形、不规则多边形中的任一种；
所述多孔预制棒的孔数为1~50个；
所述多孔预制棒的截面形状包括圆形、椭圆形、正多边形、不规则多边形中的任一种；
所述多孔预制棒的孔形状包括圆形、椭圆形、正多边形、不规则多边形中的任一种。
6.一种功能纱线，其特征在于，采用如权利要求1~5任一所述的制备方法制备得到的功能纤维制备而成。
7.一种功能织物，其特征在于，采用如权利要求1~5任一所述的制备方法制备得到的功能纤维编织而成。
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