柔性压电纤维、织物及其制备方法与流程

本申请涉及柔性材料，具体涉及一种柔性压电纤维、织物及其制备方法。

背景技术：

1、近年来，随着科技进步和人们生活水平的不断提高，对便携式、可穿戴电子设备的需求不断增加。目前在电声领域内，传声器与扬声器大多采用电容式或动圈式结构，如电容式传声器和动圈式扬声器。然而，这些电声传感器都是基于刚性材质，体积大、柔性差、耗能大，无法满足便携式、可穿戴电子设备的发展需求。基于压电效应的聚合物压电薄膜材料具有厚度薄、质轻、柔韧性好，可实现电声的可逆转换，因此在柔性声学传感领域受到广泛关注。目前，柔性声学压电薄膜主要分为两大类：一是pvdf类压电薄膜，二是具有孔洞结构的压电驻极体薄膜。pvdf类压电薄膜主要采用流延法制备，即先将pvdf粉末溶解于有机溶剂中，然后流延烘干成膜。由于流延法制备的pvdf薄膜中α晶型占主导地位，没有压电活性，所以后续还需进行拉伸、加热退火、高压极化等工序，使薄膜中的α晶型转变为β晶型，才具有压电活性。流延法制备pvdf类压电薄膜工序复杂，耗能大，且薄膜价格昂贵。孔洞结构的压电驻极体薄膜主要采用膨化-极化法制备，所获得的薄膜虽然初始压电活性很高，然而其压电活性不稳定，尤其在高温条件下其压电活性会大幅度下降。此外，薄膜状音频传感器虽然具有一定的柔韧性，然而其不透气、不导湿，不适用于可穿戴电子器件，且压电薄膜共形能力差，在智能无人平台一体化集成领域也受到诸多限制。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本申请提供一种柔性压电纤维、织物及其制备方法，本申请的柔性压电纤维/织物与异形曲面共形能力好，压电活性稳定。

2、为解决上述技术问题，本申请提供一种柔性压电纤维，包括镀金属纱线、纳米压电纤维层和导电层，所述纳米压电纤维层包覆所述镀金属纱线形成包芯纱结构，所述导电层包覆所述包芯纱结构。

3、可选地，所述纳米压电纤维层包括pvdf类压电聚合物。

4、本申请还提供一种柔性压电纤维的制备方法，包括以下步骤：

5、s201.提供压电聚合物溶液和镀金属纱线；

6、s202.通过静电纺丝将所述压电聚合物溶液形成包覆于所述镀金属纱线表面的纳米压电纤维层，得到包芯纱结构；

7、s203.在所述包芯纱结构的外层包覆导电层，得到柔性压电纤维。

8、可选地，所述s201步骤之前，还包括：

9、将pvdf类压电聚合物粉末溶于dmf和丙酮的溶剂混合液中，得到第一混合溶液；

10、在所述第一混合溶液中加入无机纳米颗粒添加剂，得到第二混合溶液；

11、搅拌所述第二混合溶液得到所述压电聚合物溶液。

12、可选地，所述压电聚合物溶液中pvdf类压电聚合物与所述溶剂混合液的重量比为1：5～1：12，所述无机纳米颗粒添加剂与所述pvdf类压电聚合物的重量比为1：20～1：10。

13、可选地，所述s203步骤，包括：

14、在所述包芯纱结构的外层涂覆导电浆料；

15、烘干所述导电浆料后形成包覆所述包芯纱结构的导电层，得到所述柔性压电纤维。

16、可选地，所述在所述包芯纱结构的外层涂覆导电浆料，包括：

17、所述包芯纱结构经导辊进入导电浆料池浸渍所述导电浆料；

18、所述包芯纱结构涂覆上导电浆料后，再经导辊通过刮刀口，刮刀口将所述包芯纱结构上的多余浆料刮除掉。

19、本申请还提供一种柔性压电织物，包括纺织纤维和柔性压电纤维，所述纺织纤维和所述柔性压电纤维形成混合编织结构。

20、本申请还提供一种柔性压电织物的制备方法，包括以下步骤：

21、s401.提供纺织纤维；以及柔性压电纤维；

22、s402.将所述纺织纤维和所述柔性压电纤维混合编织得到所述柔性压电织物。

23、可选地，所述s402步骤中，以所述纺织纤维为经纱，所述柔性压电纤维为纬纱，混合编织得到所述柔性压电织物。

24、本申请涉及一种柔性压电纤维、织物及其制备方法，包括镀金属纱线、纳米压电纤维层和导电层，纳米压电纤维层包覆镀金属纱线形成包芯纱结构，导电层包覆包芯纱结构。柔性压电纤维的制备方法，提供压电聚合物溶液和镀金属纱线；通过静电纺丝将压电聚合物溶液形成包覆于镀金属纱线表面的纳米压电纤维层，得到包芯纱结构；在包芯纱结构的外层包覆导电层，得到柔性压电纤维。柔性压电织物包括纺织纤维和柔性压电纤维，纺织纤维和柔性压电纤维形成混合编织结构。柔性压电织物的制备方法，提供纺织纤维和柔性压电纤维；将纺织纤维和柔性压电纤维混合编织得到柔性压电织物。本申请的柔性压电纤维/织物与异形曲面共形能力好，压电活性稳定。

技术特征：

1.一种柔性压电纤维，其特征在于，包括镀金属纱线、纳米压电纤维层和导电层，所述纳米压电纤维层包覆所述镀金属纱线形成包芯纱结构，所述导电层包覆所述包芯纱结构。

2.根据权利要求1所述的柔性压电纤维，其特征在于，所述纳米压电纤维层包括pvdf类压电聚合物。

3.一种柔性压电纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的柔性压电纤维的制备方法，其特征在于，所述s201步骤之前，还包括：

5.根据权利要求4所述的柔性压电纤维的制备方法，其特征在于，所述压电聚合物溶液中pvdf类压电聚合物与所述溶剂混合液的重量比为1：5～1：12，所述无机纳米颗粒添加剂与所述pvdf类压电聚合物的重量比为1：20～1：10。

6.根据权利要求3所述的柔性压电纤维的制备方法，其特征在于，所述s203步骤，包括：

7.根据权利要求6所述的柔性压电纤维的制备方法，其特征在于，所述在所述包芯纱结构的外层涂覆导电浆料，包括：

8.一种柔性压电织物，其特征在于，包括：

9.一种柔性压电织物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的柔性压电织物的制备方法，其特征在于，所述s402步骤中，以所述纺织纤维为经纱，所述柔性压电纤维为纬纱，混合编织得到所述柔性压电织物。

技术总结本申请涉及一种柔性压电纤维、织物及其制备方法，包括镀金属纱线、纳米压电纤维层和导电层，纳米压电纤维层包覆镀金属纱线形成包芯纱结构，导电层包覆包芯纱结构。柔性压电纤维的制备方法，提供压电聚合物溶液和镀金属纱线；通过静电纺丝将压电聚合物溶液形成包覆于镀金属纱线表面的纳米压电纤维层，得到包芯纱结构；在包芯纱结构的外层包覆导电层，得到柔性压电纤维。柔性压电织物包括纺织纤维和柔性压电纤维，纺织纤维和柔性压电纤维形成混合编织结构。柔性压电织物的制备方法，提供纺织纤维和柔性压电纤维；将纺织纤维和柔性压电纤维混合编织得到柔性压电织物。本申请的柔性压电纤维/织物与异形曲面共形能力好，压电活性稳定。技术研发人员：彭祖军,潘鹏,何申伟,李珂,杨家乐受保护的技术使用者：钱塘科技创新中心技术研发日：技术公布日：2024/5/10