【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纺织，具体涉及一种自供电纱线及其制备方法。
技术介绍
1、随着信息时代的迅猛发展，物联网技术已经取得了巨大的进步。在我们的日常生活和工业生产中，各类传感设备正发挥着越来越重要的作用，如健康监测、智慧交通、智能家居、环境保护、视频监测以及工业安全等领域，都需要大量的传感器提供实时、准确的信号支持。这些传感器需要稳定可靠的电源供应，以确保其持续、高效的工作。摩擦纳米发电机作为一种新兴的技术，通过收集环境中的机械能并将其转化为电能，为物联网中的传感器提供了一种无需外部供电的自供电解决方案。这种技术不仅可以循环利用能源，还对环境友好，不产生污染。因此，摩擦纳米发电机在物联网领域的应用前景广阔。然而，摩擦纳米发电机在实际应用中面临着一个重要的问题：湿度的影响。当摩擦纳米发电机暴露在潮湿环境中时，摩擦电材料产生的电荷容易消散，导致电荷转移性能下降，进而影响了其电能的输出。这种湿度的影响极大地限制了摩擦纳米发电机在高湿度环境下的应用。尽管目前已有一些尝试通过表面疏水处理等方式来克服湿气的负面影响，但在实际生活中，机械运动在含水条件下是不可避免的。因此，除了抗湿性外，摩擦纳米发电机的防水性能同样重要。当前，关于摩擦纳米发电机的防水和耐高湿性的研究大多集中在薄膜和织物基材料上，而对于纱线基的研究相对较少。然而，纱线是服装的基本组成单元，将摩擦电纱线集成在服装上不仅更为容易，而且具有更大的应用潜力。因此，研发出具有柔性和防水性能的自供电纱线，对于人体运动信号监测和传感器件的发展具有重要意义。
技术实现思路<
1、本专利技术的目的在于克服
技术介绍
中存在的上述缺陷或问题，提供一种自供电纱线及其制备方法，该制备方法工艺简单，通过该制备方法制备的自供电纱线表现出良好的柔性和防水性能，实现了干燥和水下环境的双供能。
2、为达成上述目的，本专利技术各个实施例采用如下技术方案但不限于下述方案：
3、第一技术方案涉及一种自供电纱线的制备方法，包括以下步骤：s1、配置pdms溶液：将聚二甲基硅氧烷(pdms)主剂和助剂按照预定比例混合均匀得到pdms溶液；s2、制备导电芯纱a：采用双股铜镀银金属丝为芯纱，pdms溶液为皮层材料，通过同轴湿法纺丝技术制备得到导电芯纱a；s3、制备包覆纤维b：在水中加入适量的氢氧化钾、纳米氧化锌粉末以及气相纳米氧化铝粉末，经超声处理后进行充分搅拌，形成均匀的氧化铝纳米流体电解液；将涤纶长丝浸渍于该电解液中，并通过干燥处理，得到包覆有氧化铝纳米流体电解液的包覆纤维b；
4、s4、制备复合纤维c：运用环锭纺工艺，将步骤s3中得到的包覆纤维b均匀地包覆在步骤s2中制备的导电芯纱a上，形成复合纤维c；s5、制备自供电纱线：将步骤s2中制备得到的导电芯纱a包缠在步骤s4中获得的复合纤维c上，作为新的芯纱；再次使用步骤s1中配置的pdms溶液作为皮层材料，通过同轴湿法纺丝技术，制备成自供电纱线。
5、第二技术方案基于第一技术方案，其中，在步骤s1中，助剂为pdms固化剂，pdms主剂与助剂的比例为10:1。
6、第三技术方案基于第二技术方案，其中，在步骤s1中，混合处理的具体操作如下：在常温条件下，将pdms主剂与助剂混合液置于容器中，剧烈搅拌30分钟；将混合后的溶液放入真空烘箱中进行消泡处理20分钟后得到pdms溶液。
7、第四技术方案基于第一技术方案，其中，在步骤s2和步骤s5中，进行同轴湿法纺丝时，均采用130℃的油浴作为凝固浴。
8、第五技术方案基于第一技术方案，其中，在步骤s3中，所述氧化铝纳米流体电解液的配置具体为：氢氧化钾的含量为30wt％，纳米氧化锌粉末的含量为3wt％至5wt％，气相纳米氧化铝粉末的含量为1wt％至4wt％。
9、第六技术方案基于第五技术方案，其中，在步骤s3中，超声处理时间为30分钟，搅拌时间为2小时。
10、第七技术方案基于第六技术方案，其中，在步骤s3中，将所述涤纶长丝完全浸入制备好的氧化铝纳米流体电解液中10分钟后，将浸渍后的涤纶长丝置于常温环境下进行烘干。
11、第八技术方案基于第一技术方案，其中，在步骤s4中，所述环锭纺工艺的具体操作为：将所述导电芯纱a和所述包覆纤维b分别卷绕在环锭细纱机的两个纱管上，确保纱线张力均匀且稳定；以所述导电芯纱a为芯纱，所述包覆纤维b为外包纱，通过环锭细纱机进行加捻操作。
12、第九技术方案基于第一技术方案，其中，在步骤s5中，所述导电芯纱a以60°的夹角包缠在所述复合纤维c上。
13、第十技术方案基于第一至第九技术方案任一项，其中，自供电纱线采用上述一种自供电纱线的制备方法制备而成。
14、由上述对本专利技术各个实施例的描述可知，相对于现有技术，本专利技术各个实施例具有如下
15、有益效果：
16、在第一技术方案及相关实施例中，通过简单的聚二甲基硅氧烷(pdms)溶液配置、易于操作的同轴湿法纺工艺以及优化的结构设计，实现了自供电纱线的高效制备。制备出的纱线不仅具有优异的柔性和电学性能，还能够在多种环境中保持稳定的工作状态。pdms溶液的配置过程简便，使得整个制备流程更为高效。同时，同轴湿法纺工艺的运用使得纤维制备操作简单易行，参数易于控制，为连续化生产提供了可能。在制备过程中，导电芯纱a和包覆纤维b的结合采用了特定设计的角度和包缠方式，这不仅确保了纱线的柔韧性，还使得其电学性能保持稳定。通过同轴湿法纺丝技术制备的自供电纱线具有均匀的纤维结构和良好的机械性能。这使得纱线在受到外力作用时能够保持稳定的形态和性能，增强了其在实际应用中的耐用性。此外，pdms作为皮层材料的使用为纱线赋予了出色的防水性能和柔性。这使得纱线能够在潮湿或液体环境中保持稳定的电学性能，同时保持其原有的柔性和舒适性。虽然浸渍电解液中的涤纶在空气中易吸湿，可能会影响纱线的电学性能，但pdms的保护作用使得纱线在水下的电学性能保持稳定并长久。
17、在第二技术方案及相关实施例中，助剂为pdms固化剂，它的添加是为了实现pdms的固化过程。
18、在第三技术方案及相关实施例中，在步骤s1中，通过特定的混合处理条件，实现了pdms主剂与助剂的充分混合和稳定化。这一处理过程在常温条件下进行，避免了高温可能引发的化学反应，保证了材料性质的稳定性。剧烈搅拌持续30分钟，确保了主剂与助剂之间的均匀混合，为后续纺丝过程提供了基础。随后，将混合后的溶液放入真空烘箱中进行消泡处理，消泡时间为20分钟。这一步骤有效去除了溶液中的气泡，避免了气泡在纺丝过程中可能造成的结构缺陷或性能下降。最终得到的pdms溶液稳定且无气泡，为制备高质量的自供电纱线提供了可靠的皮层材料。
19、在第四技术方案及相关实施例中，通过油浴的作用，能够快速有效地固化pdms皮层，形成稳定的导电芯纱a结构，提高纱线的性能和质量。
20、在第五技术方案及相关实施例中，通过精确控制电解液各成分的含量，能够确保电解液的稳定性和性能本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种自供电纱线的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种自供电纱线的制备方法，其特征是，在步骤S1中，助剂为PDMS固化剂，PDMS主剂与助剂的比例为10:1。
3.如权利要求2所述的一种自供电纱线的制备方法，其特征是，在步骤S1中，混合处理的具体操作如下：在常温条件下，将PDMS主剂与助剂混合液置于容器中，剧烈搅拌30分钟；
4.如权利要求1所述的一种自供电纱线的制备方法，其特征是，在步骤S2和步骤S5中，进行同轴湿法纺丝时，均采用130℃的油浴作为凝固浴。
5.如权利要求1所述的一种自供电纱线的制备方法，其特征是，在步骤S3中，所述氧化铝纳米流体电解液的配置具体为：氢氧化钾的含量为30wt％，纳米氧化锌粉末的含量为3wt％至5wt％，气相纳米氧化铝粉末的含量为1wt％至4wt％。
6.如权利要求5所述的一种自供电纱线的制备方法，其特征是，在步骤S3中，超声处理时间为30分钟，搅拌时间为2小时。
7.如权利要求6所述的一种自供电纱线的制备方法，其特征是，在步骤S3中，将所述涤纶长丝
8.如权利要求1所述的一种自供电纱线的制备方法，其特征是，在步骤S4中，所述环锭纺工艺的具体操作为：将所述导电芯纱A和所述包覆纤维B分别卷绕在环锭细纱机的两个纱管上，确保纱线张力均匀且稳定；以所述导电芯纱A为芯纱，所述包覆纤维B为外包纱，通过环锭细纱机进行加捻操作。
9.如权利要求1所述的一种自供电纱线的制备方法，其特征是，在步骤S5中，所述导电芯纱A以60°的夹角包缠在所述复合纤维C上。
10.一种自供电纱线，其特征是，采用如权利要求1至9任一项所述一种自供电纱线的制备方法制备而成。
...【技术特征摘要】
1.一种自供电纱线的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种自供电纱线的制备方法，其特征是，在步骤s1中，助剂为pdms固化剂，pdms主剂与助剂的比例为10:1。
3.如权利要求2所述的一种自供电纱线的制备方法，其特征是，在步骤s1中，混合处理的具体操作如下：在常温条件下，将pdms主剂与助剂混合液置于容器中，剧烈搅拌30分钟；
4.如权利要求1所述的一种自供电纱线的制备方法，其特征是，在步骤s2和步骤s5中，进行同轴湿法纺丝时，均采用130℃的油浴作为凝固浴。
5.如权利要求1所述的一种自供电纱线的制备方法，其特征是，在步骤s3中，所述氧化铝纳米流体电解液的配置具体为：氢氧化钾的含量为30wt％，纳米氧化锌粉末的含量为3wt％至5wt％，气相纳米氧化铝粉末的含量为1wt％至4wt％。
6.如权利要求5所述的一种自...
【专利技术属性】
技术研发人员：樊威，朱双虹，车秋凌，苏加明，刘超，孙莹，史浩宇，刘金霖，
申请(专利权)人：安踏中国有限公司，
类型：发明
国别省市：
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