温度传感纤维、纱线、织物及温度传感纤维制备方法技术

本申请公开了一种温度传感纤维，其特征在于，其包括包层和芯层，所述包层包括聚合物材料和温敏材料，所述芯层包括聚合物材料。本申请的温度传感纤维具有优异传感性能，同时兼备日常可穿戴的舒适性、耐磨性、柔性等特点，其制备工艺简单、纤维直径可控、结构独特且稳定。通过材料和结构的调控，本申请所述的温度传感纤维还可以具有抗温度、湿度等干扰的特点，通过纺织技术与温度传感纤维结合，得到可穿戴的多模态的温度传感纱线、织物、器件。

【技术实现步骤摘要】
温度传感纤维、纱线、织物及温度传感纤维制备方法
本申请涉及纤维
，具体涉及一种温度传感纤维、纱线、织物及温度传感纤维制备方法。
技术介绍
近年来，不明流行病毒横行，加上跨国移动日益频繁，造成病毒传播速度快且范围广，往往在短期内造成大范围肆虐，威胁人类健康，因此自主性的健康管理越来越受重视。当健康出现问题，体温、血压、脉搏等生命机能信号会出现异常，以此提醒人们进行进一步检查。正常人的产热和散热过程保持动态平衡，但当机体功能受损时，可能会造成体温升高，引起发烧症状。因为发烧往往由细菌或病毒感染引起，所以体温检测能够很好地预判身体状况，对于控制病毒传染极为关键。因此，开发具有高灵敏度和准确性的温度传感器件能够具有重要的实用价值和意义。薄膜基电子皮肤虽然具有多重感知等优点，但存在不透气、与生物组织器官弹性不匹配、批量制备难度大等问题。温度传感纤维既具有对温度感知能力，又兼备柔性、舒适、透气等服用优势，易于集成到纺织面料，更加满足可穿戴柔性电子的需求，潜力巨大。现有温度传感纤维、纱线、织物、器件存在以下缺点：(1)薄膜态，透气性和舒适性不足，不适用于人体皮肤降温；(2)无法实现高像素分布式传感，灵敏度低且易受其他信号的干扰；(3)形态结构单一且不易调控；(4)制备工艺复杂、成本高，无法实现大规模批量生产。所以，现缺乏利用热拉制的批量制备技术以及先进编织工艺，通过调控纤维及纱线的尺寸和结构，从而制备具有优异温度传感性能、适用于人体皮肤监测的温度传感纤维织物和器件，并实现大规模批量制备，具有成本低、生产效率高的优点。
技术实现思路
为了解决上述问题，本申请提供一种温度传感纤维、纱线、织物、器件及温度传感纤维制备方法，本申请的温度传感纤维具有优异传感性能，同时兼备日常可穿戴的舒适性、耐磨性、柔性等特点，其制备工艺简单、纤维直径可控、结构独特且稳定。通过材料和结构的调控，本申请所述的温度传感纤维还可以具有抗拉力、湿度干扰的特点，通过纺织技术与温度传感纤维结合，得到可穿戴的多模态的温度传感纱线、织物、器件。本申请的技术方案如下：1、一种温度传感纤维，其特征在于，其包括包层和芯层，所述包层包括聚合物材料和温敏材料，所述芯层包括聚合物材料。2、根据项1所述的温度传感纤维，其特征在于，所述芯层由聚合物材料组成。3、根据项1所述的温度传感纤维，其特征在于，所述芯层包括聚合物材料和温敏材料。4、根据项1～3中任一项所述的温度传感纤维，其特征在于，以所述包层的总质量为基础，所述包层中所述温敏材料的质量占比X为1％～40％，优选为20％～40％，更优选为35％～40％。5、根据项3所述的温度传感纤维，其特征在于，以所述芯层的总质量为基础，所述芯层中所述温敏材料的质量占比Y为1％～30％，优选为1％～10％，更优选为1％～5％。6、根据项5所述的温度传感纤维，其特征在于，X≥Y。7、根据项1～6中任一项所述的温度传感纤维，其特征在于，所述聚合物材料包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、氟树脂、掺杂有氟化聚合物的PMMA复合材料(F-PMMA)、苯乙烯二甲基丙烯酸甲酯共聚物(SMMA)、环烯烃共聚物(COC)、环烯烃聚合物(COP)、聚碳酸酯(PC)、聚亚苯基砜树脂(PPSU)、聚醚砜树脂(PES)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚丙烯腈(PAN)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯醇(PVA)、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、聚胺酯(PU)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)、聚偏二氯乙烯树脂(PVDC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚乙二醇(PEG)、热塑性弹性体(TPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚乙二醇(PEG)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚甲醛(POM)、聚苯醚(PPO)、聚酯和间苯二甲酸酯磺酸钠共聚物、丙烯酸酯共聚物、醋酸乙烯酯树脂、聚乙烯醇缩乙醛中的一种或两种以上；优选地，所述聚合物材料包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、环烯烃共聚物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、聚碳酸酯(PC)、热塑性弹性体(TPE)、氟树脂中的一种或两种以上；更优选地，所述聚合物材料包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)。8、根据项1～7中任一项所述的温度传感纤维，其特征在于，所述温敏材料包括MXene、金属纳米粒子、金属纳米线、无定型碳、石墨粉、碳纳米管、石墨烯、1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐中的一种或两种以上；优选地，所述温敏材料包括MXene。9、根据项1～8中任一项所述的温度传感纤维，其特征在于，所述包层中还包括至少一个导电体；优选地，所述导电体由选自以下的一种或两种以上形成：金属丝、金属纱线、碳质材料、导电聚合物、金属纳米材料、表面涂覆有金属的合成纤维、表面涂覆有金属的天然纤维、低熔点金属材料、低熔点合金材料；更优选地，所述金属丝选自铜丝、钨丝、镍铬丝、不锈钢丝、铂丝、钼丝、银丝及其合金丝中的一种或两种以上；所述金属纱线选自不锈钢纱、铁纤维纱、铜纱、银纱中的一种或两种以上；所述碳质材料选自碳纳米管、炭黑、碳纤维、石墨烯、Mxene中的一种或两种以上；所述导电聚合物选自PEDOT:PSS、聚吡咯、聚苯胺中的一种或两种以上；所述金属纳米材料选自金纳米线/颗粒、银纳米线/颗粒中的一种或两种以上；所述表面涂覆有金属的合成纤维选自表面涂覆有金、银、镍或其合金的涤纶纤维、氨纶纤维、腈纶纤维、锦纶纤维、聚丙烯纤维、聚偏氟乙烯纤维、尼龙纤维、芳纶纤维、丙烯酸纤维、聚酯纤维中的一种或两种以上；所述表面涂覆有金属的天然纤维选自表面涂覆有金、银或镍的棉花、羊毛、亚麻、丝绸纤维中的一种或两种以上；所述低熔点金属材料为Sn；所述低熔点合金材料为共晶镓铟(EGaIn)。10、根据项1～9中任一项所述的温度传感纤维，其特征在于，其还包括疏水层，所述疏水层包覆所述包层；优选地，所述疏水层由选自以下的一种或两种以上形成：派瑞林、氟碳蜡、氟树脂、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚四氟乙烯(PTFE)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBCs)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯衍生物、聚二甲基硅氧烷衍生物、聚氨酯衍生物、聚酰亚胺衍生物、聚氯乙烯衍生物、聚对苯二甲酸乙二醇酯衍生物、氟化聚乙烯、氟碳蜡或其它合成含氟聚合物，聚烯烃、聚碳酸酯、聚酰胺、聚丙烯腈、聚酯、不含氟的丙烯酸酯、熔融石蜡、硅氧烷材料；更优选地，所述疏水层由派瑞林形成；进一步优选地，通过热拉制工艺、化学气相沉积工艺或涂覆工艺制备所述疏水层。11、根据项1～9中任一项所述的温度传感纤维，其特征在于，所述温度传感纤维的直径为1～3000μm，优选为200～800μm，更优选为500μm。12、一种温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种温度传感纤维，其特征在于，其包括包层和芯层，所述包层包括聚合物材料和温敏材料，所述芯层包括聚合物材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种温度传感纤维，其特征在于，其包括包层和芯层，所述包层包括聚合物材料和温敏材料，所述芯层包括聚合物材料。


2.根据权利要求1所述的温度传感纤维，其特征在于，所述芯层由聚合物材料组成。


3.根据权利要求1所述的温度传感纤维，其特征在于，所述芯层包括聚合物材料和温敏材料。


4.根据权利要求1～3中任一项所述的温度传感纤维，其特征在于，以所述包层的总质量为基础，所述包层中所述温敏材料的质量占比X为1％～40％，优选为20％～40％，更优选为35％～40％；
优选地，以所述芯层的总质量为基础，所述芯层中所述温敏材料的质量占比Y为1％～30％，优选为1％～10％，更优选为1％～5％；
优选地，X≥Y。


5.根据权利要求1～4中任一项所述的温度传感纤维，其特征在于，所述聚合物材料包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、氟树脂、掺杂有氟化聚合物的PMMA复合材料(F-PMMA)、苯乙烯二甲基丙烯酸甲酯共聚物(SMMA)、环烯烃共聚物(COC)、环烯烃聚合物(COP)、聚碳酸酯(PC)、聚亚苯基砜树脂(PPSU)、聚醚砜树脂(PES)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚丙烯腈(PAN)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯醇(PVA)、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、聚胺酯(PU)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)、聚偏二氯乙烯树脂(PVDC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚乙二醇(PEG)、热塑性弹性体(TPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、聚乙二醇(PEG)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚甲醛(POM)、聚苯醚(PPO)、聚酯和间苯二甲酸酯磺酸钠共聚物、丙烯酸酯共聚物、醋酸乙烯酯树脂、聚乙烯醇缩乙醛中的一种或两种以上；
优选地，所述聚合物材料包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、环烯烃共聚物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、聚碳酸酯(PC)、热塑性弹性体(TPE)、氟树脂中的一种或两种以上；
更优选地，所述聚合物材料包括聚对苯二甲酸乙二酯(PET)。


6.根据权利要求1～5中任一项所述的温度传感纤维，其特征在于，所述温敏材料包括MXene、金属纳米粒子、金属纳米线、无定型碳、石墨粉、碳纳米管、石墨烯、1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐中的一种或两种以上；
优选地，所述温敏材料包括MXene。


7.根据权利要求1～6中任一项所述的温度传感纤维，其特征在于，所述包...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶光明，曾少宁，王蕊，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42