技术摘要:
一种制备共聚物包裹的纳米管同轴纤维的方法。该方法包括将第一纺液供应至纺丝喷嘴;将第二纺液供应至纺丝喷嘴;将第一纺液和第二纺液作为同轴纤维纺丝至第一湿浴中;以及将同轴纤维置于不同于第一浴的第二湿浴中。同轴纤维具有包括第一纺液的部分的芯和包括第二纺液的 全部
背景技术:
可拉伸导体是可穿戴电子设备、柔性显示器、晶体管、机械传感器和能量装置的主 要部件。可拉伸纤维导体对于下一代可穿戴电子设备是非常有前途的,因为它们能够容易 地大量生产并且容易地编织成织物。近来,可拉伸纤维已经朝着高拉伸性和高灵敏度发展, 其适用于如电子皮肤和健康监测系统的应用。 负责应变传感器性能的一些参数是(1)灵敏度,(2)拉伸性和(3)线性度。灵敏度 (本文由应变灵敏度系数、GF或应变系数定义)由(a)电阻的相对变化(ΔR/R0)与(b)所施加 的应变之间的比率表示。拉伸性是传感器在断裂前的最大单轴拉伸应变。线性度量化了GF 在测量范围内的恒定程度。良好的线性度使应变传感器的校准过程更容易并且确保在所施 加的应变的整个范围内的准确测量。 然而,基于常规纤维的应变传感器不能结合高灵敏度(GF>100)、高拉伸性(应变 >100%)和高线性度。例如,碳化的丝纤维被用作具有良好拉伸性的可佩戴应变传感器中 的部件。然而,传感器的灵敏度低,并且随着应变从250%增加至500%,GF从9.6增加至 37.5,这表明在应变测量范围内有大的变化。具有“压缩环”结构的石墨烯基复合纤维增加 了传感器的拉伸性,但是传感器的结构非常复杂,并且其GF低(在200%应变下GF=1.5)。基 于与压阻橡胶缠绕的电极的电子织物同时(a)映射和(b)量化了机械应变,但是制造工艺复 杂且耗时。 因此,需要新一代的导电且可拉伸的纤维来设计高性能的应变传感器。
技术实现要素:
根据实施例,提供了一种用于制备共聚物包裹的纳米管同轴纤维的方法。该方法 包括将第一纺液供应至纺丝喷嘴;将第二纺液供应至纺丝喷嘴;将第一纺液和第二纺液作 为同轴纤维纺丝至第一湿浴中;以及将同轴纤维置于不同于第一浴的第二湿浴中。同轴纤 维具有包括第一纺液的部分的芯和包括第二纺液的部分的护套。第二湿浴的溶剂(例如丙 酮)的分子穿透护套并且从芯中除去酸。 4 CN 111556911 A 说 明 书 2/8 页 根据另一实施例,提供了一种用于制备共聚物包裹的纳米管同轴纤维的装置。该 装置包括:具有内通道和外通道的纺丝喷嘴;第一容器,其保持第一纺液并且被配置成将第 一纺液供应至纺丝喷嘴的内通道;第二容器,其保持第二纺液并且被配置成将第二纺液供 应至纺丝喷嘴的外通道;第三容器,其保持第一湿浴并且被配置成从纺丝喷嘴接收纺丝成 的同轴纤维;以及第四容器,其保持第二湿浴并且被配置成从第三容器接收纺丝成的同轴 纤维。 根据另一实施例,提供一种制备共聚物包裹的纳米管同轴纤维的方法。该方法包 括将第一纺液和第二纺液作为同轴纤维纺丝至第一湿浴中;将同轴纤维置于第二湿浴中以 从同轴纤维的芯中提取酸;以及将同轴纤维压平。 附图说明 并入说明书并且构成说明书的一部分的附图示出了一个或更多个实施例,并且与 说明书一起解释这些实施例。在附图中: 图1A示出了用于制备共聚物包裹的纳米结构纤维的装置100,图1B示出了浴,纺成 后的纤维被放置在其中,图1C示出了压平纤维的过程,并且图1D示出了最终的纤维; 图2示出了共聚物包裹的纳米结构纤维; 图3是用于制备共聚物包裹的纳米结构纤维的方法的流程图; 图4A和图4B示出了拉伸纤维的过程和裂纹的出现; 图5A和图5B示出了施加至TPE纤维和共聚物包裹的纳米结构纤维的应变; 图6A示出了在共聚物包裹的纳米结构纤维中出现的裂纹,并且图6B示出了平均裂 纹开口与应变; 图7A示出了当施加应变时共聚物包裹的纳米结构纤维的电阻,图7B比较了共聚物 包裹的纳米结构纤维的应变灵敏度系数与传统纤维的应变灵敏度系数,图7C示出了共聚物 包裹的纳米结构纤维的阻抗与频率,并且图7D示出了共聚物包裹的纳米结构纤维在应变下 的传导模型; 图8A至图8C示出了当多个应变传感器位于直的线缆上时的响应; 图9A至图9C示出了当线缆发生应变时多个应变传感器的响应; 图10A至图10B示出了当线缆弯曲成S形时多个应变传感器的响应;以及 图10C至图10D示出了当线缆弯曲成圆形时多个应变传感器的响应。