[发明专利]电活性纤维、其制造及其在纺织品中的用途

说明书

本发明涉及电活性纤维、其制造及其在纺织品中的用途。本发明涉及电活性纤维(2、2')，其特征在于，所述电活性纤维(2、2')是由卷绕的复合膜(1)构成的中空纤维，所述复合膜具有层结构，所述层结构包括至少一个离子传导聚合物层(10)和至少一个第一和第二电和离子传导聚合物层(11、12)，其中所述至少一个离子传导聚合物层(10)布置在所述第一与第二电和离子传导聚合物层(11、12)之间并且使它们彼此机械分离。本发明还涉及包含电活性纤维(2、2')的电活性纺织平面物(3)，以及用于制造电活性纤维(2、2')的方法以及电活性纺织平面物(3)的用途。

技术领域

本发明涉及电活性纤维，其纤维直径可通过施加电压来控制。在纺织平面物中，这种电活性纤维提供了主动控制该平面物的细度的可能性。

背景技术

电活性聚合物(EAP)的特征在于由电流诱发的通过变形所致的形状变化。相应的聚合物在现有技术中是已知的。在离子电活性聚合物(iEAP)的情况下，所述变形归因于通过将电压施加到聚合物上而在聚合物中诱发离子扩散，这导致变形。离子电活性聚合物已用于微量泵、微阀和微搅拌器(M. Annabestani, M. Faradmanesh, Ionic Electroactive Polymer-Based Soft Actuators and Their Applications in MircofluidicMicropumps, Microvalves, and Micromixers: A Review, arXiv prepreing, arXiv:1904.07149, 2019, arxiv.org)。

发明内容

导电聚合物致动器(conducting polymer actuator，CPA)构成iEAP的子集，并且基于通过用供体或受体离子掺杂而变得导电的半导体聚合物。通过其中两个CPA层被由离子传导的电绝缘体制成的隔膜层彼此分离的三层结构，获得具有电诱发的可逆变形性的复合材料。在此，导电聚合物层用作电极。在将电压施加到这些电极上时，发生电极中的氧化还原反应和掺杂离子穿过隔膜层的扩散以进行电荷平衡。这导致了释放离子的(离子供体)聚合物层(以下也称为供体电极)的收缩和接收离子(离子受体)聚合物层(以下也称为受体电极)的膨胀，这导致CPA的宏观变形。CPA的特征尤其在于，致动器变形所需的电压是小的，尤其小于10 V。所述结构在本发明中被利用，以便提供电活性纤维并且有针对性地在其结构方面，尤其在其细度或网孔方面改变由此制成的纺织平面物。

本发明涉及电活性纤维，其特征在于，所述电活性纤维是由卷绕的复合膜构成的中空纤维，所述复合膜具有层结构，所述层结构包括至少一个离子传导聚合物层和至少一个第一和第二电和离子传导聚合物层，其中所述至少一个离子传导聚合物层布置在所述第一和第二电和离子传导聚合物层之间并且使它们彼此机械分离。

在本发明的意义上，电活性纤维是纤维，其对电脉冲，尤其电压的施加起反应并随之改变纤维的空间尺寸。优选地，通过施加电压，尤其可以可逆改变电活性纤维的直径。

这种性质通过电活性纤维构成的本发明的复合膜的层结构实现。本发明的复合膜包括至少一个离子传导聚合物层和至少两个导电聚合物层，其中所述离子传导聚合物层布置在所述第一和第二导电聚合物层之间。

离子传导聚合物层的特征在于，其具有对离子的传导能力。在本发明的一个实施方案中，该离子传导聚合物层具有对阳离子的传导能力。在本发明的一个替代实施方案中，该离子传导聚合物层具有对阴离子的传导能力。在本发明的另一个替代实施方案中，离子传导聚合物层具有对阳离子和阴离子的传导能力。

离子传导聚合物层的离子电导率优选为10^-1至10^-10 cm²/s，更优选10^-5至10^-9 cm²/s。