电致变色丝线及相关织物制造技术

本发明专利技术涉及电致变色、超级电容器纱线和相关织物。已经发明专利技术了由两根互相缠绕的线形成的电致变色纱线。该纱线由透明无色的聚合物电绝缘。每根线是三个同心层的叠加。最内层是芯，其具有支撑物和/或导电层的功能，第二层是包含导电纳米颗粒的电致变色层，第三层是聚合物介电共混物。上述纱线能够制成电致变色织物，其中通过施加由电池供应的小电压可以改变颜色，该电池具有由通过蓝牙技术连接到智能手机的微处理器控制的可变电源。智能手机上的特定应用程序能够改变供应至织物的电压，以得到所需的色彩变化。的色彩变化。的色彩变化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电致变色丝线及相关织物
[0001]专利技术的

[0002]本专利技术涉及一种电致变色丝线(electrochromic wire thread)，其能够制成具有可变颜色的织物，用于低电压应用。为此，本专利技术的导线(wire)是在充电和放电过程中消耗非常有限的电能的超级电容器。如图1所示，本专利技术的丝线由通过非导电聚合物的保护层(13)电绝缘的两根互相缠绕的纤维(11和12)组成。两根纤维中的每根都由三个同心层的分层构成(图2)，其中第一层是支撑芯并且是导电的(21)，第二层是含导电纳米颗粒的电致变色活性层(22)，第三层是介电聚合物共混物(23)。如图3所示，可以用所述丝线制造的织物连同电源和颜色控制系统也是本专利技术的保护对象。织物(31)由通过微处理器(33)管理的可变电压电池(32)供电，微处理器通过蓝牙模块(34)连接到安装在智能手机(34)上的应用程序，其允许某个体改变织物的颜色。
[0003]技术状态
[0004]在文献中找到两个代表本专利技术之前的现有技术的电致变色丝线的示例。一个与专利TW200907129A的请求有关，其中电致变色导线由两条线的堆叠制成，每条线进而由电解质包覆。两条线通过最后的透明聚合物层结合并保持在一起。本专利技术相对于专利申请TW200907129A的请求的主要区别在于：在本专利技术中，构成导线(wire)的两根线(thread)中每根的电致变色活性层是包含导电纳米颗粒、特别优选碳纳米管(CNT)的聚合物混合物。电致变色活性膜中所述颗粒的存在代表相对于在先技术相当大的创新因素。一方面，不再严格要求第二层的构成聚合物必须是电致变色导电聚合物，因为导电功能归因于纳米颗粒，而电致变色功能可以归因于小尺寸的电致变色分子，其与纳米颗粒一起分散在具有非常高的光学和机械性能的聚合物基质中。专利TW200907129A的申请中提到的导电聚合物具有导电聚合物典型的局限性：机械性能差、平均寿命相对短、电导率不是非常高。相反，本专利技术的活性层可以由具有提高的机械和光学性能的聚合物构成，例如聚乙烯醇缩丁醛(Polivinil Butyral)(PVB)或同样性能但增加了其生物降解性(在其寿命终止时生态上重要的性质)的聚合物，如聚羟基丁酸酯(PHB)、聚乳酸(PLA)、聚羟基戊酸酯(PHV)或它们的混合物。当向它们加入导电纳米颗粒时，所有这些聚合物都成为非固有地导电的，并且当向它们加入小的电致变色稳定的分子时成为电致变色的。实质上，从所有观点来看，我们认为在本专利技术中具有最佳性能的电致变色导电层的产生归因于聚合物复合材料，而非单独的固有导电的聚合物(ICP)。这不排除在本专利技术的特定应用中一定不能使用固有导电的聚合物，其导电性能通过加入导电纳米颗粒(其导电性相对于固有导电的聚合物的导电性可能更大)而得到优化。此外，导电聚合物的电致变色性能极大限制光谱频率，而可以使用实际无限范围的阳极型和阴极型小的电致变色分子，其允许在可见和近红外光谱非常宽的范围的电致变色操作，并且可以通过将它们溶解在上述类型的聚合物基质中使用。
[0005]本专利技术的第二创新方面与中心芯线(core thread)不必仅是金属导线(metal wire)的事实有关。事实上，金属类型的导线具有优异的耐机械性性能并具有优异的电导率，但它们存在各种缺点，例如弹性水平低、特别重、特别易损、成本高、避免在必须产生耐磨和舒适的织物的股线中使用它们。本专利技术预见到使用也可以由固有聚合物导体(例如掺
杂CNT的聚苯胺(PANI)，其能得到具有非凡物理性质(高纵横比、重量轻、良好的电导率和热导率)的股线)构成的中心芯。相对于原纤维的机械性能，通过加入CNT得到的聚合物纤维，例如PANI，其机械性也更好。目前，这种纤维可以通过易于建立的湿法纺丝工艺获得。文献中报道的数据证实这种类型的纤维可以达到约2000S
·
cm
‑1量级的电导率。虽然这些电导率比金属的电导率明显低一个数量级以上，但无疑可以通过充分增加支撑芯的直径来弥补电导率。这不排除对于特定织物，我们的专利技术也可以预见电致变色线的中心芯可以由金属导线构成的事实。
[0006]为全面起见，据报道，Yang Zhou,Yan Zhao,Jian Fang和Tong Lin最近在电致变色/超级电容双功能纤维中引入了一种新型电致变色纤维(RSC Advances,2016年6月,110164)。在这项工作中，提出了一种在单纤维上的系统，其中电活性聚合物层沉积在表面金电极上。膜的芯由直径2mm的PVC纤维构成。在该基底上，通过溅射技术沉积了两条导电的螺旋金带，并且通过电沉积在其上沉积了电致变色导电聚合物PEDOT。最后，在整个纤维上沉积了薄电解层，其由基于用碳酸丙烯酯(PC)增塑并加入锂盐的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的凝胶组成。该系统需要使用非常昂贵的金属和相当复杂的制造技术。此外，电致变色纤维的外部形态是凝胶，其在任何情况下都具有离子电导率，并且其对洗涤过程不稳定。从附图将能更好地理解本专利的创新，并且在为了说明性和非限制性目的而给出的电致变色导线的实施例的示例的讨论中，将更好地理解本专利的目的。
[0007]附图的简要说明
[0008]图1表示根据本专利技术的完整的电致变色丝线，由通过电绝缘聚合物层覆盖的两根互相缠绕的纤维构成，其中数字11指示电致变色导线1，数字12指示电致变色导线2，数字13指示绝缘聚合物涂层。
[0009]图2表示电致变色丝线的轴测图和截面图，该电致变色丝线具有构成电致变色丝线的不同层，其中21表示支撑/导电芯，22表示电致变色活性层，23表示电解聚合物共混物层。
[0010]图3表示电致变色织物和电致变色织物的电压切换控制系统，其中31表示电致变色织物，32表示电压调节器，33表示微处理器，34表示蓝牙模块，35表示用于为织物选择颜色的用户界面。
[0011]本专利的实施例示例
[0012]示例1：电致变色丝线，其中互相缠绕的纤维的每根由在PANI/SWCNT中的导电芯和支撑物、PMMA/PEO/SWCNT/NMP/EV/Fc活性电致变色层、PMMA/PEO介电聚合物共混物层形成。构成互相缠绕的线(thread)的每根纤维都是根据以下步骤产生的：
[0013]1)由聚苯胺纤维(PANI)制成的导电芯和支撑物按照Pomfet等(Polymer 41(2000)2265
‑
2269)说明的步骤通过湿纺产生。使用在二氯乙酸中用2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基
‑1‑
丙磺酸质子化的PANI(摩尔比1:0.6)的溶液(10％溶液)，使用丙酮作为凝固溶剂。在室温下拉伸直径150μm的纤维，发现其电导率为1920S
·
cm
‑1，杨氏模量等于48MPa。
[0014]2)活性电致变色层按以下方式制成：溶液含40％甲基丙烯酸甲酯(MM)、5％聚环氧乙烷(PEO)、50％N
‑
甲基吡咯烷酮(在其中已经悬浮了一些单壁碳纳米管(SWCNT)，比例等于0.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电致变色纱线，其由通过非导电聚合物保护层电绝缘的两根互相缠绕的线形成，其特征在于，每根线是三个同心层的叠加，第一层是支撑/导电芯，第二层是电致变色活性层，其包括含导电纳米颗粒的聚合物，第三层是聚合物介电共混物，并且其抗断裂性在35和185Mpa之间。2.根据权利要求1所述的电致变色纱线，其特征在于，所述支撑/导电芯为金属电导体。3.根据权利要求1所述的电致变色纱线，其特征在于，所述支撑/导电芯为固有导电的聚合物。4.根据权利要求1所述的电致变色纱线，其特征在于，所述支撑/导电芯为纤维素类型并涂覆有单壁碳纳米管(SWCNT)。5.根据权利要求1所述的电致变色纱线，其特征在于，所述支撑/导电芯为纤维素类型并涂覆有PEDOT:PSS/SWCNT，并且所述活性电致变色层由PEDOT:PSS/SWCNT形成。6.根据权利要求1所述的电致变色纱线，其特征在于，所述支撑/导电芯为纤维素类型并涂覆有同样具有电致变色性能的PEDOT:PSS/SWCNT，并且所述电致变色活性层由PMMA/PEO/SWCNT/NMP/EV/Fc组成，即掺入SWCNT、增塑剂和小的电致变色分子的热塑性聚合物的共混物。7.根据权利要求1所述的电致变色纱线，其特征在于，所述支撑/导电芯为聚酯类型并涂覆有PEDOT:PSS/SWCNT，并且所述电致变色活性层由PEDOT:PSS/SWCNT形成。8.根据权利要求1和2所述的电致变色纱线，其特征在于，其中所述电致变色活性层由PMMA/PEO/SWCNT/NMP/EV/Fc形成，即掺入SWCNT、增塑剂和小的活性电致变色分子的热塑性聚合物共混物。9....

【专利技术属性】
技术研发人员：G，
申请(专利权)人：特西诺采股份有限公司，
类型：发明
国别省市：