[发明专利]一种基于海藻酸钠的复合产电纤维及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于海藻酸钠的复合产电纤维及其制备方法，具有提高纤维在空气中的吸水性能，能够吸收空气中的水分变得湿润并电离出大量的氢离子，随着水分子沿着纤维移动，氢离子也在向纤维一段聚集，从而产生电压的特点；制备纤维所采用的材料均属于可购买或实验室制备的材料，制备成本较低，制备方法简便，制备周期短；以海藻酸钠为基体的纤维，具备较好的韧性、抗扭转性和抗拉性，纤维可塑性强，可以编织成不同的形状加以应用；添加石墨化羧基化多壁碳纳米管、纤维素纳米纤维的方法来强化和稳定其产生的电压。这些添加的化学成分都不具有腐蚀性，使得纤维具有较好的亲肤性。

技术领域

本发明涉及微能源回收产电领域，具体涉及一种基于海藻酸钠的复合产电纤维及其制备方法。

背景技术

近年来，智能可穿戴设备发展迅速，并受到广泛关注，同时也带动了新材料、微电子元件的发展。电源和导电材料在智能穿戴设备中十分重要，目前许多智能可穿戴设备使用电池为电源，使其具有较大的电源及附带线路等设备，穿戴上很不方便。因此，寻找能够空气环境中产生稳定可利用电压的导电材料具有重要意义。

由于可穿戴设备与人体接触密切，工作环境多为大气环境，因此需要其材料具有较高的亲肤性，柔韧度和灵敏度，并且能够持续工作。

研究表明，海藻酸钠和纤维素纳米纤维具有较强的亲水性与柔韧度，无毒性，生物相容性，能够承载各种大分子化合物，已被应用于组织支架、药物、织物等许多方面。

氧化石墨烯是石墨烯的氧化物，一般用氧化石墨烯溶液表示，其颜色为棕黄色，市面上常见的产品有粉末状、片状以及溶液状的。由于氧化石墨烯溶液含有众多亲水官能团，所以易于被修饰.另外其比表面积大，分散性好，具有良好的湿敏特性，使其成为一种理想的传感器材料，尤其在柔性传感器领域有很广泛的应用。

研究表明，纤维形式的材料可应用于制备电极，具有良好的导电性和扭转性能，应用场合广泛。如专利申请号为：201711461931.1，专利申请名称为：一种纤维丝电极材料及其制备方法的专利申请中，制备的纤维丝电极具有良好的导电性和催化性，所得纤维丝质地柔软且有弹性，既满足了作为DSSCs中对电极的要求，又可以满足在弯曲或者扭转等复杂环境下的应用。

专利申请号为：201811580418.9专利申请名称为：一种石墨烯/聚乙二醇抗静电尼龙纤维的制备方法的专利申请中，通过氧化石墨烯上的羧基和聚乙二醇的羟基发生酯化反应得到聚乙二醇改性石墨烯，将改性石墨烯和尼龙6溶液共混反应，利用熔融纺丝设备纺丝得到石墨烯聚乙烯醇尼龙纤维，得到石墨烯/聚乙二醇尼龙纤维，具有优异的永久抗静电性能的复合抗静电体系。

综上所述，现有氧化石墨烯应用中，未有利用氧化石墨烯材料与海藻酸钠纤维材料结合，进行发电的应用及启示。

发明内容

本发明要解决的技术问题：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种能够在空气中产生稳定可使用的电压的复合产电纤维及其制备方法；

本发明的技术方案：本发明公开了一种基于海藻酸钠的复合产电纤维的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、配置2-4wt％海藻酸钠溶液、10-20mg/mL氧化石墨烯溶液、2-8mg/mLCNT溶液、2-4mol/L氯化锂溶液和5-15wt％CaCl₂的纤维凝固浴备用；

步骤二、取步骤一中配置好的海藻酸钠溶液、氧化石墨烯溶液，取纤维素纳米纤维，按照55-70％的海藻酸钠溶液、10-15％的氧化石墨烯溶液、15-33％的纤维素纳米纤维的比例混合均匀；其中，海藻酸钠溶液、氧化石墨烯溶液及纤维素纳米纤维百分比相加和为1；向上述溶液中添加5mL所述CNT溶液，混好搅拌均匀，得到混合溶液；

步骤三、所述混合溶液通过进样器注入所述纤维凝固浴中，形成纤维；

步骤四、清洗所述纤维后自然晾干，用所述氯化锂溶液浸泡处理后晾干，获得复合产电纤维。