[发明专利]一种增强上转换荧光的银纳米线功能纤维

说明书

技术领域

本发明涉及一种增强上转换荧光的银纳米线功能纤维，属纤维材料领域。

背景技术

随着现代电子产品逐渐微型化、集成化和柔性化和人们对可穿戴纺织品需求的提高，纺织品逐渐朝着功能化、智能化和电子化的方向发展，因而将电子元器件和传统纺织品相结合的新一代柔性可穿戴纺织品为研究热点，在生物、医学、体育、军事、娱乐、航天等领域具有巨大的应用价值。

柔性可穿戴纺织品包括纺织品、电子元器件、导电材料和电源等部分，其中导电材料在柔性可穿戴纺织品中具有极其重要的作用，主要用于传输电能和信号。通常情况下，使用聚苯胺（PANI）、聚（3,4-乙烯基二氧噻吩）:聚苯乙烯磺酸（PEDOT:PSS）、聚吡咯、3-己基取代聚噻吩（P3HT）等导电聚合物涂覆纺织品或者将不锈钢纤维、银线与纺织纤维混编等方法，都能使纺织品获得导电性能。但是导电聚合物在实际应用中电阻偏大，且会影响纺织品的穿着舒适性、手感和透气透湿性能。不锈钢纤维和银线缺乏柔性，无法满足柔性可穿戴的需求。石墨烯、碳纳米管、一维金属纳米线等导电纳米材料的出现为柔性可穿戴纺织品的进一步发展提供了很好的契机。

银纳米线（AgNWs）具有高比表面积、导热、导电、透光、延展性、机械强度和柔性等性能，在柔性导电薄膜、太阳能电池、触摸屏、显示屏、传感器等领域应用广泛（中国材料进展, 2016(07): 545-551）。随着研究的不断深入，人们发现将AgNWs与纺织品结合具有诸多优点，是制备导电纺织品的理想方法之一。目前AgNWs导电纺织品的制备方法主要以后整理法为主，已报道的纤维类型包括：棉、涤纶（聚对苯二甲酸乙二醇酯PET）、粘胶、尼龙（聚酰胺PA）、聚氨酯（PU）、棉/氨纶包芯纱等。AgNWs与纤维之间的作用主要以范德华力和氢键形式存在的物理吸附为主，其结合牢度偏弱（化学进展, 2017, 29(8): 892-901）。

稀土上转换纳米发光材料（UCNPs）能够通过双光子或多光子机制把低能量长波辐射转换成高能量短波辐射，其具备毒性低、化学稳定性高、光稳定性强、信噪比高、发射谱带窄、荧光寿命长、反斯托克斯位移大、较大的光穿透深度、无光漂白、无背景荧光以及对生物组织无损伤等诸多优点，在免疫分析、生物标记、生物传感、生物成像、药物载体、光动力治疗、光热治疗、光导开关、信息存储、食品安全检测、光催化以及太阳能电池等领域有着广泛的研究和应用。其中NaYF₄:Yb,Er/Tm是发光效率最高的UCNPs之一。

上转换发光强度是评价UCNPs的重要指标之一，遗憾的是，由于UCNPs激活离子的吸收截面太小以及UCNPs比表面积大，表面存在缺陷等特点，导致UCNPs发光效率偏低，这在很大程度上限制了UCNPs的进一步应用。例如在生物细胞或者活体荧光标记中，激发光的功率必须要低于一定的阈值，否则会对生物体造成损伤，这就要求所使用的UCNPs必须同时具备高发光强度和低激发阈值，才能满足生物医学领域的使用要求。因而如何提高上转换发光强度一直是研究的热点和难点。金属表面等离子体共振（surface plasmon resonance，SPR）作为一种可以有效提高UCNPs发光强度的方法正受到越来越多的关注。SPR增强上转换发光是指当UCNPs置于金属的表面或附近时，金属SPR效应与UCNPs相互作用，使得UCNPs荧光强度较自由态荧光强度大幅增加的现象。一般来说，只有当金属与UCNPs之间保持适当的距离（5nm≤d≤30nm），才能实现上转换荧光增强。当d<5nm，UCNPs会发生非辐射衰减，引起荧光淬灭，在此距离范围内，荧光淬灭的大小与d³成反比。而d＞30nm后，金属纳米颗粒对UCNPs的影响则非常微弱（等离子体增强上转换发光及其应用[J]. 化学进展,2016,28(11):1615-1625）。