CN115538154B - 一种自粘贴的多功能MXene涂层纺织材料和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自粘贴的多功能MXene涂层纺织材料和应用，涉及纺织材料技术领域，其中，一种自粘贴的多功能MXene涂层纺织材料，包括：无尘纸；所述无尘纸上依次涂覆有MXene涂层和PDMS涂层；所述无尘纸相对的两侧边缘依次涂覆有所述MXene涂层、电极层和所述PDMS涂层，所述电极层包括银膏和粘附在所述银膏上的铜线电极；所述MXene涂层为X次浸涂处理形成的涂层，其中X为大于1或等于1的整数。本发明用于解决现有的可穿戴电子设备所使用的材料与皮肤接触的贴合度较差的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及纺织材料技术领域，尤其涉及一种自粘贴的多功能MXene涂层纺织材料和应用。
背景技术
近年来，可穿戴电子设备在人体健康检测、电子皮肤(e-skin)、人机交互、智能热疗和能量收集等方面的潜在应用引起了广泛的研究兴趣。目前，通常将可穿戴电子设备利用胶带或者绷带安装在人体皮肤的表面，设备所使用的材料与皮肤接触的贴合度较差，容易导致人体的不适。
发明内容
本发明提供了一种自粘贴的多功能MXene涂层纺织材料和应用，用于解决现有的可穿戴电子设备所使用的材料与皮肤接触的贴合度较差的技术问题。
有鉴于此，本发明提供的一种自粘贴的多功能MXene涂层纺织材料，包括：无尘纸；
所述无尘纸上依次涂覆有MXene涂层和PDMS涂层；
所述无尘纸相对的两侧边缘依次涂覆有所述MXene涂层、电极层和所述PDMS涂层，所述电极层包括银膏和粘附在所述银膏上的铜线电极；
所述MXene涂层为X次浸涂处理形成的涂层，其中X为大于1或等于1的整数。
本发明提供的一种自粘贴的多功能MXene涂层纺织材料，包括：
S1：采用LiF、HCl和Ti3AlC2蚀刻制备MXene(Ti3C2Tx)纳米片悬浮液；
S2：将MXene(Ti3C2Tx)纳米片悬浮液用去离子水清洗得到清洗液，将清洗液离心至上清液的pH值为6时，将清洗液洗净后得到第一沉淀物；
S3：将第一沉淀物分散在乙醇中进行超声处理得到超声液，将超声液离心过滤后得到第二沉淀物；
S4：将第二沉淀物分散在去离子水中进行离心处理得到离心液，收集深绿色的上清液得到MXene水分散液，所述深绿色的波长为500-550nm；
S5：将无尘纸浸入MXene水分散液中，振荡MXene水分散液后，在65～80℃的温度下进行干燥得到MXene AP材料；
S6：将步骤S5执行X次，得到MXene AP-X材料，其中，X为大于1或等于1的整数；
S7：在MXene AP-X材料相对的两侧边缘涂上银膏，在所述银膏上粘附铜线电极，一同浸入低交联的PDMS中，在70～90℃的温度下固化1～2小时后MXene AP-X材料外形成PDMS涂层，得到PDMS-MXene AP-X材料。
优选地，所述S1具体包括：
S11：在室温下将2g的LiF与40ml、9mol/L的HCl混合并搅拌30～40分钟得到LiF/HCl混合物；
S12：将2g的Ti3AlC2粉末在磁力搅拌下缓慢加入到LiF/HCl混合物后，在35℃的温度下磁力搅拌24～30小时以蚀刻铝层，得到MXene(Ti3C2Tx)纳米片悬浮液。
优选地，所述S2中，所述离心的转速为3500转/分，所述离心的时间为10～20分钟。
优选地，所述S3中，所述超声的时间为30～60分钟，所述离心的转速为10000转/分，所述离心的时间为10～20分钟。
优选地，所述S4中，所述离心的转速为3500转/分，所述离心的时间为3～5分钟；
所述MXene水分散液的浓度为5mg/ml。
优选地，所述S7中，所述低交联的PDMS为质量比为50：1的PDMS基和交联剂混合而成。
上述的自粘贴的多功能MXene涂层纺织材料和自粘贴的多功能MXene涂层纺织材料制备而成的纺织材料在在可穿戴个人加热器中的应用。
上述的自粘贴的多功能MXene涂层纺织材料和自粘贴的多功能MXene涂层纺织材料的制备方法制备而成的纺织材料在在孕妇EMI屏蔽贴片中的应用。
上述的自粘贴的多功能MXene涂层纺织材料和自粘贴的多功能MXene涂层纺织材料的制备方法制备而成的纺织材料在在可穿戴压力传感器中的应用。
从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：
本发明以无尘纸为基底，在无尘纸上依次涂覆X次浸涂形成的MXene涂层后，无尘纸中的AP纤维表面与MXene导电材料结合，再涂覆PDMS涂层，获得具有良好的自粘贴功能的纺织材料，将该材料应用于可穿戴电子设备放置在人体皮肤的关节部位，即使在关节部位弯曲时也能与皮肤形成共形接触，提升了与皮肤接触的贴合度，且无需另外设置胶带或者绷带等粘性部件即可粘附，使用便捷；而在无尘纸相对的两侧边缘处依次涂覆上述的MXene涂层、电极层和PDMS涂层，电极层的银膏和铜线电极起到传导电阻信号，提供两端电极给外界器件连接进行测试。
本发明采用蚀刻制备MXene(Ti3C2Tx)纳米片悬浮液，并进行清洗、超声和离心处理得到MXene水分散液，通过X次浸涂MXene水分散液的方式在无尘纸上涂覆MXene涂层，并在无尘纸相对的两侧边缘处涂上银膏和粘附在铜膏上的铜线电极，一同浸入低交联的PDMS中形成PDMS涂层，得到PDMS-MXene AP-X材料，制备方法简单、经济且环境友好，相对于现有的构建各种复杂的微纳米结构(例如：生物启发结构，如壁虎、甲虫和章鱼)进行粘附，设计和制造简单、成本较为低廉且耗时较少。
本发明最终制成的自粘贴的多功能MXene涂层纺织材料(PDMS-MXene AP-X)在电压和光热下具有良好的循环稳定性和可调性、优异的导电性和电磁干扰屏蔽性能与对压力传感响应灵敏，应用于个人加热管理系统的可穿戴加热器、防电磁辐射的孕妇EMI屏蔽贴片和可穿戴智能压力传感器中具有很高的应用前景。
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地介绍，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例所述的不同质量比的PDMS基和交联剂组成的PDMS在铝合金表面的粘附力-向上位移曲线图；
图2为本发明实施例所述的不同质量比的PDMS基和交联剂组成的PDMS在铝合金和玻璃表面的粘接强度的柱状图；
图3为本发明实施例所述的不同循环次数的质量比为50：1的PDMS基和交联剂组成的PDMS在铝合金和玻璃表面其粘接强度的柱状图；
图4本发明实施例所述的质量比为50：1的PDMS基和交联剂组成的PDMS在人体皮肤粘附效果图；
图5为本发明实施例所述的PDMS-MXene AP-X在直流下的电热转换示意图；
图6为本发明实施例所述的PDMS-MXene AP-1/3/6/9在不同直流电压作用下的温度变化曲线图；
图7为PDMS-MXene AP-9在6V电压下6次加热和冷却循环的温度-时间曲线图；
图8为本发明实施例所述的PDMS-MXene AP-X在近红外NIR激光下的光热转换示意图；
图9为本发明实施例所述的PDMS-MXene AP-1/3/6/9在不同的功率下的在980nm近红外NIR激光照射下的温度变化曲线图；
图10为本发明实施例所述的PDMS-MXene AP-9在0.35W功率下7个加热/冷却循环的温度-时间曲线图；
图11为本发明实施例所述的AP、PDMS基和交联剂的质量比为50:1PDM的PDMS-AP、PDMS-MXene AP-1/3/6/9在不同频率下的电磁干扰屏蔽效能(EMI SE)曲线图；
图12为本发明实施例所述的PDMS基和交联剂的质量比为50:1PDMS的PDMS-MXeneAP-1/3/6/9的平均电磁干扰总屏蔽效能(SET)、电磁波反射(SER)和电磁波吸收(SEA)柱状图；
图13为本发明实施例所述的PDMS-MXene AP-1/3/6/9在不同压力下的相对电阻变化散点图；
图14为本发明实施例所述的PDMS-MXene AP-1在不同压力下的电阻响应曲线图；
图15为本发明实施例所述的PDMS-MXene AP-1在38kPa压力下不同频率的电阻响应曲线图；
图16为本发明实施例所述的PDMS-MXene AP-1可穿戴压力传感器在1000次循环压力测试下的重复性性能示意图(插图:前10次和后10次循环的传感性能示意图)；
图17为本发明实施例所述的PDMS-MXene AP-1的手腕脉冲的电阻传感信号示意图；
图18为本发明实施例所述的PDMS-MXene AP-1的手腕向上弯曲的电阻传感信号示意图；
图19为本发明实施例所述的PDMS-MXene AP-1的手腕向下弯曲的电阻传感信号示意图；
图20为本发明实施例所述的PDMS-MXene AP-1的按下传感器产生的“SOS”莫尔斯电码的电阻传感信号示意图。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明中PDMS(Polydimethylsiloxane)为聚二甲基硅氧烷，无尘纸为AP(airlaidpaper)。
本发明提供了一种自粘贴的多功能MXene涂层纺织材料和应用，用于解决现有的可穿戴电子设备所使用的材料与皮肤接触的贴合度较差的技术问题。
本发明的一个实施例提供的自粘贴的多功能MXene涂层纺织材料，包括：无尘纸；
无尘纸上依次涂覆有MXene涂层和PDMS涂层；
无尘纸相对的两侧边缘依次涂覆有MXene涂层、电极层和PDMS涂层，电极层包括银膏和粘附在银膏上的铜线电极；
MXene涂层为X次浸涂处理形成的涂层，其中X为大于1或等于1的整数。
需要说明的是，以无尘纸为基底，在无尘纸上依次涂覆X次浸涂形成的MXene涂层后，无尘纸中的AP纤维表面与MXene导电材料结合，再涂覆PDMS涂层，获得具有良好的自粘贴功能的纺织材料，将该材料应用于可穿戴电子设备放置在人体皮肤的关节部位，即使在关节部位弯曲时也能与皮肤形成共形接触，提升了与皮肤接触的贴合度，且无需另外设置胶带或者绷带等粘性部件即可粘附，使用便捷；而在无尘纸相对的两侧边缘处依次涂覆上述的MXene涂层、电极层和PDMS涂层，电极层的银膏和铜线电极起到传导电阻信号，提供两端电极给外界器件连接进行测试。
本发明的另一个实施例提供的自粘贴的多功能MXene涂层纺织材料的制备方法，包括：
S1：采用LiF、HCl和Ti3AlC2蚀刻制备MXene(Ti3C2Tx)纳米片悬浮液；
S2：将MXene(Ti3C2Tx)纳米片悬浮液用去离子水清洗得到清洗液，将清洗液离心至上清液的pH值为6时，将清洗液洗净后得到第一沉淀物；
S3：将第一沉淀物分散在乙醇中进行超声处理得到超声液，将超声液离心过滤后得到第二沉淀物；
S4：将第二沉淀物分散在去离子水中进行离心处理得到离心液，收集深绿色的上清液得到MXene水分散液，深绿色的波长为500-550nm；
S5：将无尘纸浸入MXene水分散液中，振荡MXene水分散液后，在65～80℃的温度下进行干燥得到MXene AP材料；
S6：将步骤S5执行X次，得到MXene AP-X材料，其中，X为大于1或等于1的整数；
S7：在MXene AP-X材料相对的两侧边缘涂上银膏，在银膏上粘附铜线电极，一同浸入低交联的PDMS中，在70～90℃的温度下固化1～2小时后MXene AP-X材料外形成PDMS涂层，得到PDMS-MXene AP-X材料。
需要说明的是，在本实施例中，所采用的无尘纸是宽长为1×2cm的矩形无尘纸片，深绿色的上清液中的深绿色波长为492～577nm。
在本发明具体的实施例中，S1具体包括：
S11：在室温下将2g的LiF与40ml、9mol/L的HCl混合并搅拌30～40分钟得到LiF/HCl混合物；
S12：将2g的Ti3AlC2粉末在磁力搅拌下缓慢加入到LiF/HCl混合物后，在35℃的温度下磁力搅拌24～30小时以蚀刻铝层，得到MXene(Ti3C2Tx)纳米片悬浮液。
在本发明具体的实施例中，S2中，离心的转速为3500转/分，离心的时间为10～20分钟。
在本发明具体的实施例中，S3中，超声的时间为30～60分钟，离心的转速为10000转/分，离心的时间为10～20分钟。
在本发明具体的实施例中，S4中，离心的转速为3500转/分，离心的时间为3～5分钟；
MXene水分散液的浓度为5mg/ml。
在本发明具体的实施例中，S7中，低交联的PDMS为质量比为50：1的PDMS基和交联剂混合而成。
需要说明的是，低交联的PDMS为PDMS基和交联剂按50:1的质量比在烧杯中机械搅拌混合制成，PDMS基为PDMS基预聚物。
在本发明具体的实施例中，S11中，HCl的浓度为9mol/L。
实施例l
一种自粘贴的多功能MXene涂层纺织材料，包括：
S11：在室温(25℃)下将2克LiF与40毫升HCl(9mol/L)均匀混合并搅拌30分钟；
S12：将2克Ti3AlC2粉末在磁力搅拌下慢慢加入到LiF/HCl混合物中，在35℃的温度下磁力搅拌24小时以蚀刻铝层，得到MXene(Ti3C2Tx)纳米片悬浮液。
S2：将MXene(Ti3C2Tx)纳米片悬浮液用去离子水反复清洗得到清洗液，将清洗液多次离心(3500转/分，10分钟)至上清液的pH值为6时，将清洗液洗净后得到第一沉淀物，以去除残留的HF和其他杂质。
S3：将第一沉淀物分散在乙醇中进行超声处理30分钟，将超声液离心(10000转/分，10分钟)过滤后得到第二沉淀物。
S4：将第二沉淀物分散在去离子水中进行数次离心处理(3500转/分，3分钟)得到离心液，收集深绿色的上清液得到MXene水分散液(Ti3C2Tx的分散体)。
S5：将无尘纸切成宽长为1×2cm的矩形无尘纸片,浸入MXene水分散液(5mg/ml)中，振荡MXene水分散液后，在70℃的温度下干燥得到黑色导电MXene AP材料；
S6：将步骤S5执行X次，得到MXene AP-X材料，其中X为1；
S7：将PDMS基和交联剂按50:1的质量比在烧杯中机械搅拌混合得到低交联的PDMS，在MXene AP-X材料相对的两侧边缘涂上银膏，在银膏上粘附铜线电极，一同浸入低交联的PDMS中，在80℃的温度下固化1小时后MXene AP-X材料外形成PDMS涂层，最终得到PDMS-MXene AP-1材料。
实施例2
本实施例与实施例1制备方法不同之处在于：S6中的X为3，最终得到PDMS-MXeneAP-3材料。
实施例3
本实施例与实施例1制备方法不同之处在于：S6中的X为6，最终得到PDMS-MXeneAP-6材料。
实施例4
本实施例与实施例1制备方法不同之处在于：S6中的X为9，最终得到PDMS-MXeneAP-9材料。
实施例5
本实施例与实施例1制备方法不同之处在于：S7中，将PDMS基和交联剂按10:1的质量比在烧杯中机械搅拌混合得到低交联的10:1PDMS。
实施例6
本实施例与实施例1制备方法不同之处在于：S7中，将PDMS基和交联剂按20:1的质量比在烧杯中机械搅拌混合得到低交联的20:1PDMS。
实施例7
本实施例与实施例1制备方法不同之处在于：S7中，将PDMS基和交联剂按30:1的质量比在烧杯中机械搅拌混合得到低交联的30:1PDMS。
实施例8
本实施例与实施例1制备方法不同之处在于：S7中，将PDMS基和交联剂按40:1的质量比在烧杯中机械搅拌混合得到低交联的40:1PDMS。
性能测试
粘接强度测试过程如下：
PDMS-MXene AP-X在铝合金压头上使用电子万能试验机(Inspekt Table Blue,5KN,德国)进行拉伸粘附力试验。将所制备的材料固定在上压头表面上有粘结区，并向下移动上压头，使材料接触衬底表面，并保持-10N左右的压力30秒。随后，上压头向上移动到0N，并以5毫米/分钟的向上移动速度开始测试，直到样品与基底分离。用最大加载力除以初始粘接面积计算粘接强度。
本发明的无尘纸具有复杂的网络结构、多孔特性和柔软性，增大了对MXene活性导电材料的吸附，可以通过浸涂、喷涂、化学沉积和真空过滤等多种方法作为骨架材料；
本发明的MXene具有良好的导电性、良好的水分散性以及其表面丰富的官能团(-F，-O，-OH)，利用其独特的层状结构，增加传感器的微结构变化，加强了电阻的应变性，材料整体的导电性可以通过改变浸涂周期来控制；
本发明中低交联的PDMS层不仅赋予智能纺织材料自粘性能，还能防止MXene在环境中的水分氧化。PDMS无毒，生物相容且化学稳定，适合作为电子设备的粘合剂和封装聚合物层。
请参阅图1-4，本发明探究不同PDMS交联剂配比对粘接性能的影响，通过拉伸粘接试验考察了不同样品的粘接强度。随着交联剂占比的减少，粘接强度逐渐增大，这是由于低交联PDMS具有更多的悬浮链和自由链，导致范德华力随基板而增大。结果表明，质量比为50:1的PDMS基和交联剂混合涂覆的PDMS涂层在人体皮肤上保持可重复和持久的粘接性能最好，在人体皮肤的粘附基本无残留。
请参阅图5-10，本发明中，当电流通过导电织物网络结构时，加速电子与声子之间的碰撞产生热量。由于MXene具有良好的光热转换性能，MXene与织物结合，织物也表现出良好的光热转换性能，PDMS-MXene AP-9对外界光子和电子的响应表现出良好的电和光热转换效果，在6V电源电压和0.35W红外光下，加热饱和温度分别可达71℃和66℃，在电压和光热下具有良好的循环稳定性和可调性，拥有优异的导电性和稳定的附着力，其在个人加热管理系统应用(如热疗法和个人加热)的可穿戴可穿戴个人加热器有很高的应用前景。
请参阅图11-12，本发明中，附着了MXene材料的纺织材料(即MXene改性织物)优异的导电性使得PDMS-MXene AP-X材料能够获得良好的电磁干扰屏蔽性能，其中PDMS-MXeneAP-9≈35dB，在孕妇EMI屏蔽贴片的应用有很高的应用场景。当电磁波入射到薄膜表面时，由于MXene涂层中存在大量的自由电子，一小部分电磁波被直接反射。由于AP的多孔结构和MXene的大表面积，会形成并提供许多散射中心和界面。进入MXene涂层的电磁波会被散射，在内部反射倍增，然后被吸收，导致其耗散和衰减。
请参阅图13-20，本发明的压力传感性能依赖于导电纤维之间的接触电阻(RC)的变化，以响应压力。在1000次循环压力测试下重复性性能良好，并且在手腕脉冲、手腕向上弯曲、手腕向下弯曲和按下传感器产生的“SOS”莫尔斯电码的电阻传感信号示意图表明，PDMS-MXene AP-1具有最高的灵敏度，说明仅浸涂一次MXene就足够构建稳定的导电网络，具有优良的压力传感性能，可用于人体运动监测，在可穿戴智能压力传感领域具有很高的应用前景。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种自粘贴的多功能MXene涂层纺织材料，其特征在于，基于一种自粘贴的多功能MXene涂层纺织材料的制备方法制备而成，所述自粘贴的多功能MXene涂层纺织材料包括：无尘纸；
所述无尘纸上依次涂覆有MXene涂层和PDMS涂层；
所述无尘纸相对的两侧边缘依次涂覆有所述MXene涂层、电极层和所述PDMS涂层，所述电极层包括银膏和粘附在所述银膏上的铜线电极；
所述MXene涂层为X次浸涂处理形成的涂层，其中X为大于1或等于1的整数；
所述自粘贴的多功能MXene涂层纺织材料的制备方法，包括：
S1：采用LiF、HCl和Ti3AlC2蚀刻制备MXeneTi3C2Tx纳米片悬浮液；
S2：将MXeneTi3C2Tx纳米片悬浮液用去离子水清洗得到清洗液，将清洗液离心至上清液的pH值为6时，将清洗液洗净后得到第一沉淀物；
S3：将第一沉淀物分散在乙醇中进行超声处理得到超声液，将超声液离心过滤后得到第二沉淀物；
S4：将第二沉淀物分散在去离子水中进行离心处理得到离心液，收集深绿色的上清液得到MXene水分散液；
S5：将无尘纸浸入MXene水分散液中，振荡MXene水分散液后，在65～80℃的温度下进行干燥得到MXene AP材料；
S6：将步骤S5执行X次，得到MXene AP-X材料，其中，X为大于1或等于1的整数；
S7：在MXene AP-X材料相对的两侧边缘涂上银膏，在所述银膏上粘附铜线电极，一同浸入低交联的PDMS中，在70～90℃的温度下固化1～2小时后MXene AP-X材料外形成PDMS涂层，得到PDMS-MXene AP-X材料；
所述低交联的PDMS为质量比为50：1的PDMS基和交联剂混合而成，PDMS基为PDMS基预聚物。
2.根据权利要求1所述的自粘贴的多功能MXene涂层纺织材料，其特征在于，所述S1具体包括：
S11：在室温下将2g的LiF与40ml、9mol/L的HCl混合并搅拌30～40分钟得到LiF/HCl混合物；
S12：将2g的Ti3AlC2粉末在磁力搅拌下缓慢加入到LiF/HCl混合物后，在35℃的温度下磁力搅拌24～30小时以蚀刻铝层，得到MXene Ti3C2Tx纳米片悬浮液。
3.根据权利要求1所述的自粘贴的多功能MXene涂层纺织材料，其特征在于，所述S2中，所述离心的转速为3500转/分，所述离心的时间为10～20分钟。
4.根据权利要求1所述的自粘贴的多功能MXene涂层纺织材料，其特征在于，所述S3中，所述超声的时间为30～60分钟，所述离心的转速为10000转/分，所述离心的时间为10～20分钟。
5.根据权利要求1所述的自粘贴的多功能MXene涂层纺织材料，其特征在于，所述S4中，所述离心的转速为3500转/分，所述离心的时间为3～5分钟；
所述MXene水分散液的浓度为5mg/ml。
6.权利要求1-5任意一项所述的自粘贴的多功能MXene涂层纺织材料在可穿戴个人加热器中的应用。
7.权利要求1-5任意一项所述的自粘贴的多功能MXene涂层纺织材料在孕妇EMI屏蔽贴片中的应用。
8.权利要求1-5任意一项所述的自粘贴的多功能MXene涂层纺织材料在可穿戴压力传感器中的应用。
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Citations (6)
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|---|---|---|---|---|
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