[发明专利]一种可拉伸导线及其制备方法

说明书

本发明提供了一种可拉伸导线及其制备方法，该可拉伸导线，由导电填料和弹性体绝缘管组成，所述导电填料为室温下呈液态的导电材料，所述弹性体绝缘管的中间设置有通道，所述导电填料填充在所述通道内，所述通道由三维形状连续堆垛形成，所述三维形状堆垛时部分重叠，去掉重叠部分的三维形状在Y、Z方向上的长度大于其在X方向上的长度；该制备方法包括模型设计、打印和填料步骤。本发明通过对弹性体绝缘管内的流通进行结构设计，采用三维形状堆垛形成流道，使的可拉伸导线在拉伸形变时电阻变化率小；本发明提供的可拉伸导线的制备方法流程简单，便于工业化生产。

技术领域

本发明涉及柔性材料技术领域，具体而言，涉及一种可拉伸导线及其制备方法。

背景技术

随着物联网与可穿戴技术的发展，柔性电子器件是未来发展的主流趋势。与传统的刚性电子产品相比，柔性电子器件更柔软，可以为电子系统提供更好的舒适性和可穿戴性。可拉伸导线是柔性电子器件发展的关键单元，近年来受到人们的广泛关注。

目前，可拉伸导线有基于复合材料制成，如由银纳米线、金属纳米颗粒、碳纳米管、石墨烯等导电填料与非导电弹性聚合物组成的复合材料。但是，由于非导电弹性聚合物的存在，基于复合材料的可拉伸导线一直存在导电性差的问题。此外，在拉伸过程中，随着导电填料间距的增加，可拉伸导线的电阻率随形变的增加而显著增加，在100％应变时电阻率增大大于10倍。可拉伸导线也可基于弹性体绝缘层及液态金属制成，在弹性体绝缘层中设有简单的流道，并填充液态金属，这种方法虽然使得可拉伸导线的导电性增强，但是在拉伸时也会使得导线的电阻增大，在100％应变时电阻率增大大于1倍，降低了可拉伸导线的稳定性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种在拉伸条件下电阻变化小、导电率高和稳定性好的可拉伸导线。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种可拉伸导线，由导电填料和弹性体绝缘管组成，所述导电填料为室温下呈液态的导电材料，所述弹性体绝缘管的中间设置有通道，所述导电填料填充在所述通道内，所述通道由三维形状连续堆垛形成，所述三维形状堆垛时部分重叠，去掉重叠部分的三维形状在Y、Z方向上的长度大于其在X方向上的长度。

与现有技术相比，本发明通过在可拉伸导线设计由三维形状堆垛形成的通道，三维形状堆垛时部分重叠，去掉重叠部分的三维形状在Y、Z方向上的长度大于其在X方向上的长度，当导线被拉伸时三维形状在Y、Z方向的形变克服了拉伸变形导致的通道横截面变小和其中的导电填料的横截面变小的问题，并最终克服由于横截面变小导致的拉伸过程中可拉伸导线电阻率变化过大的问题，确保了可拉伸导线在拉伸过程中的高电导率和良好的稳定性。

进一步地，所述去掉重叠部分的三维形状在Y、Z方向上的长度与其在X方向上的长度比大于等于1.2:1。当去掉重叠部分的三维形状在在Y、Z方向上的长度与其在X方向上的长度比过小时，不足以克服可拉伸导线在拉伸过程中横截面积的快速变化导致的导线电阻率变化过大的问题，因此，优选地，去掉重叠部分的三维形状在Y、Z方向上的长度与其在X方向上的长度比大于等于1.2:1。

进一步地，所述三维形状选自球形、椭球形、三棱锥或圆台中的一种。球形、椭球形、三棱锥和圆台均可实现较好的堆垛效果，便于通过设定相应形状的几何参数设计通道的形状。

进一步地，所述堆垛的方式选自直线型、螺旋型、蛇型和正弦型中的一种。通过采用直线型、螺旋型、蛇型和正弦型的堆垛方式，可在弹性绝缘体管内设计不同形状的流道，便于满足不同应用场景对可拉伸导线的要求。

进一步地，所述弹性体绝缘管为等壁厚的弹性体绝缘管或外壁等粗的弹性体绝缘管。采用等壁厚的弹性体绝缘管和外壁等粗的弹性体绝缘管，均可满足对弹性体绝缘管可拉伸性能的要求，也可以满足不同应用场景对拉伸导线的形状要求。