[发明专利]一种基于银纳米线导电网络的蚕丝电极材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于银纳米线导电网络的蚕丝电极材料及其制备方法，首先使用2‑氨基‑3‑巯基丙酸对蚕丝织物进行改性，随后使用浸渍提拉法将银纳米线吸附在改性蚕丝织物的表面；然后将上述蚕丝织物按照顺时针方向转动一定的角度，再次使用浸渍提拉法将银纳米线吸附在蚕丝织物的表面；最后将上述蚕丝织物平铺在培养皿内，缓慢倒入丝素蛋白水溶液，自然风干后轻轻剥离。相比较于传统的随机、无序的银纳米线导电网络，本发明使用不同长径比的银纳米线形成相对有序的长短交叉排序，最终得到的银纳米线导电网络具有一定的有序性，有效提高了蚕丝电极材料的导电性能，在可穿戴器件、可植入器件、智能服装、柔性太阳能电池等领域具有潜在的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种基于银纳米线导电网络的蚕丝电极材料及其制备方法，属光电材料和高分子材料领域。

背景技术

导电材料在电子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E-textiles的进一步发展提供了很好的契机。银纳米线具有高比表面积、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。随着研究的不断深入，人们发现将银纳米线与纺织品结合具有诸多优点，是制备电子纺织品的理想方法之一。

目前，国内外已有银纳米线导电纺织品的文献报道，其制备方法主要分为共混法和后整理法。共混法即首先在成纤高聚物溶液中添加银纳米线，混合均匀后采用熔融纺丝、湿法纺丝、干法纺丝、静电纺丝、模板法等方法制备导电纺织品。但是共混法只适用于合成纤维，不适合棉、毛、丝、麻等天然纤维。

后整理法是通过浸渍、旋涂等方法，使银纳米线吸附在纺织品表面形成导电网络从而得到导电纺织品。目前银纳米线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。后整理法制备步骤简单，可重复性好，能够大规模批量生产，而且使用不同的整理次数能够有效调整银纳米线在纺织品表面的数量和导电性能，是一种非常有效的制备银纳米线导电纺织品的方法。但是银纳米线与纺织品之间的作用主要以物理吸附为主，结合牢度偏弱，且银纳米线多呈现随机分布的状态(基于银纳米线导电网络的电子纺织品[J].化学进展，2017，29(08)：892-901)。

蚕丝迄今已有5000年的历史，被誉为纤维皇后，其手感柔软滑爽，有光泽，在纺织行业已得到广泛的应用。它由外层的丝胶和内层的丝素组成，丝胶蛋白约占丝蛋白总量的20％-30％，丝素蛋白约占70％-80％。蚕丝经过脱胶、溶解、提纯制得的再生丝素蛋白具有良好的生物降解性和生物相容性，并且无毒、无刺激，易于加工成各种形态，如膜、纤维、凝胶、三维海绵支架等，在生物医用领域已成为近年来的研究热点，可作为药物缓释载体、组织工程支架、手术缝合线等(印染助剂，2017，34(04)：1-5)。