[发明专利]一种可拉伸和按压发光的多轴柔性发光纤维的制备方法

说明书

本发明公开了一种可拉伸和按压发光的多轴柔性发光纤维的制备方法，包括以下步骤：ZnS:Cu粉末和无水乙醇湿磨后烘干；聚二甲基硅氧烷(PDMS)主剂和助剂按比例混合为纤维基体液；将纤维基体液固化得到PDMS纤维，将固化PDMS纤维再次浸渍并粘附聚甲基丙烯酸甲酯颗粒得芯层纤维；在纤维基体液中加入异丙醇，ZnS:Cu粉末以及Al₂O₃粉末，配置成按压发光层溶液，浸渍固化获得能够在按压时激发出绿光的纤维A；在纤维基体液中加入前处理后的ZnS:Cu粉末以及聚四氟乙烯粉末，配置成拉伸发光层溶液，再将纤维A浸渍到拉伸发光层溶液中，固化后获得能够拉伸发光且能够按压发光的多轴柔性发光纤维，本发明与现有的其他机械力发光的纤维相比较可以实现双向协同的发光。

技术领域

本发明涉及机械应力发光纤维领域，尤其涉及一种可拉伸和按压发光的多轴柔性发光纤维的制备方法。

背景技术

将机械能转化为光发射的方法在显示器和应力传感器的制备和应用很有前途，传统的应变诱导发光，也被称为机械发光(ML)，是实现这种能量转换的最常见的方法，然而，这种机制有几个局限性，影响了其实际应用：首先，高强度的ML材料通常是无机材料，如石英，稀土离子掺杂铝酸盐和硫化锌掺杂金属粒子，为了产生ML，材料本身的大杨氏模量导致在几MPa尺度上的高阈值压力；其次，ML通常伴随着材料损伤和发光强度的衰减，这影响了ML的重现性，但因为机械力发光作用于人体中可以提供实时个人交流并且方便携带，从这个意义上说，能够感知和响应环境变化的ML纤维，正在吸引人们的注意，因为发光纺织品是首选的高能见度设备的个人安全和有吸引力的信号，是相互识别或新的通信形式。然而，目前市面上大多数发光纺织品，包括可穿戴的光纤和光纤形状的发光器件，数量较少且大多都依赖电力供应其发光。现在被制造出来的发光器件薄膜类的功能性相较于纤维类更为丰富，但薄膜类发光器件作用于织物上服帖性和美观性都较差。

专利文件CN108093535B中，通过将发光粉与弹性体混合，可得到具有拉伸性能的发光活性层，但是其掺杂硫化锌的电致发光粉采用交流激发，增加了电源导线元件，降低了舒适性。专利文件CN110592711A中，利用聚集诱导发光(AIE)材料制备发光纤维，能够直接编织，具有高弹性但是其过于柔软，无法提供没有同时提供按压发光的功能。

综上，当下机械力发光的纤维中，柔软纤维在拉伸的同时很难实现按压的发光，而硬性纤维在按压时又不能实现拉伸的发光，在此基础上，研发出具有多效协同作用的多功能ML纤维，对于人体信号监测，未来显示屏和传感器件的发展有极大的潜力。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种可拉伸和按压发光的多轴柔性发光纤维的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种可拉伸和按压发光的多轴柔性发光纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：粉末前处理：将ZnS:Cu粉末和无水乙醇湿磨后烘干；S2：将聚二甲基硅氧烷(PDMS)主剂和助剂按比例混合，配置纤维基体液；S3：将纤维基体液固化得到PDMS纤维，将固化PDMS纤维再次浸渍纤维基体液，并粘附聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)颗粒，固化得芯层纤维；S4：在纤维基体液中加入异丙醇，前处理后的ZnS:Cu粉末以及Al₂O₃粉末，配置成按压发光层溶液，将芯层纤维浸渍后捞出固化，获得能够在按压时激发出绿光的纤维A；S5：在纤维基体液中加入前处理后的ZnS:Cu粉末以及聚四氟乙烯(PTFE)粉末，配置成拉伸发光层溶液，再将纤维A浸渍到拉伸发光层溶液中，捞出固化后获得能够拉伸发光且能够按压发光的多轴柔性发光纤维。

本发明一个较佳实施例中，步骤S1中，采用的ZnS:Cu粉末的粒径大小为20-35μm。

本发明一个较佳实施例中，步骤S2中，PDMS主剂与助剂的比例为10:1。

本发明一个较佳实施例中，步骤S2中，混合处理条件为：在常温条件下，将主剂与助剂剧烈搅拌30min，使其充分混合均匀，静置消泡备用。