[发明专利]一种基于莫代尔针织织物的可拉伸导电材料及其用途

说明书

本发明公开了一种基于碳化莫代尔针织织物的可拉伸导电材料，其特征在于，所述碳化针织织物通过对起始针织织物进行高温碳化处理而获得。该碳化莫代尔针织织物在高温碳化处理后保持其针织结构，并且具有柔性、可拉伸性及导电性，可直接用作可拉伸导电材料或与其他物质复合后用作可拉伸导电材料。该可拉伸导电材料具备导电性好、可拉伸性好、绿色环保、制备简便、低成本等特点，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及可穿戴电子器件技术领域，具体涉及一种基于针织织物的可拉伸导体及其制备工艺与用途。

背景技术

近年来，可穿戴电子器件发展快速，对可拉伸导电材料提出巨大需求。可拉伸导电材料指在承受不同机械变形情况下仍能保持其高导电性的导电材料。目前报道的可拉伸导电材料主要由具有本征柔性、导电性的纳米材料如导电聚合物材料、金属纳米材料、碳纳米材料构成。和碳纳米材料相比，导电聚合物和金属纳米材料分别存在着导电性差、化学稳定性差的问题，所以碳材料被广泛研究用于可拉伸导电材料，其主要涉及三种制备策略：1.将导电材料分散于弹性聚合物基体；2.在弹性聚合物基表面形成具有波浪或屈曲结构的导电材料；3.将导电材料负载到柔性织物基底。但碳纳米材料基可拉伸导电材料仍存在着材料制备过程复杂、价格相对较高、随拉伸应变施加电阻增大等缺点。因此，如何研发制备过程绿色、简便、低成本、低能耗、可大规模生产同时具有优异性能的可拉伸导体材料为其产业化应用面临的重要挑战。

发明内容

本发明提供了一种基于碳化莫代尔(Modal)针织织物的可拉伸导电材料，其特征在于，所述碳化针织织物通过对起始莫代尔针织织物进行高温碳化处理而获得。

在一些实施方案中，所述莫代尔针织织物为纬编莫代尔针织织物。

在一些实施方案中，所述碳化莫代尔针织织物的生产工艺流程包括：在惰性气体气氛或惰性气体为主的气氛或真空气氛下，高温处理所述起始莫代尔针织织物，从而得到所述碳化莫代尔针织织物；

其中所述高温处理包括：升温阶段、温度保持阶段和降温阶段；

其中所述温度保持阶段的温度为200℃至3000℃，优选600℃至1200℃，特别是900℃至1100℃；持续时间为不低于5min。

在一些实施方案中，所述碳化针织织物进一步与其他材料复合。

优选地，所述其他材料包括：硅基聚合物、橡胶、热塑性聚合物。

在一些实施方案中，所述惰性气体为氮气、氩气、氦气或其任意组合。

例如，所述惰性气体为主的气氛可以为惰性气体和氢气的混合气体，其中惰性气体和氢气的比例大于1:1，例如大于5:1，优选大于10:1，所述惰性气体可以例如为氩气。

本发明还提供了本发明的可拉伸导电材料作为柔性或可拉伸电子器件的活性组件的应用，或者作为柔性或可拉伸电子器件的导线的应用。

例如，所述可拉伸导电材料可以作为可拉伸超级电容器的电极材料，或应用于可穿戴能源器件，或作为可拉伸加热器的加热主体材料，或应用于可穿戴热疗器件。

本发明还提供了一种可拉伸超级电容器，其特征在于其电极材料中包含本发明的可拉伸导电材料。

本发明还提供了一种可拉伸加热器，其特征在于其加热主体材料中包含本发明的可拉伸导电材料，工作电压范围不低于0.1V，加热温度范围不低于30℃。

本发明碳化莫代尔针织织物在高温碳化处理后保持其针织结构，并且具有柔性、可拉伸性及导电性，可直接用作可拉伸导电材料或与其他物质复合后用作可拉伸导电材料。该可拉伸导电材料具备导电性好、可拉伸性好、绿色环保、制备简便、低成本等特点，具有广阔的应用前景。

附图说明