一种导电SIH纤维的制备方法

本发明涉及一种导电sih纤维的制备方法，属于功能材料领域。

背景技术：

1、感知是人体皮肤的一项重要功能。虽然基于柔性薄膜的电子产品已经发展成为电子皮肤，但基于纺织品的电子产品可以为可穿戴电子产品提供优越的灵活性，透气性和舒适性。将感知功能整合到纺织品中，将彻底改变人类与电子设备的互动方式，并有助于智能可穿戴设备的进一步发展。电子纺织品的最新进展使通信、传感、显示、供电和其他功能成为可能。为了获得灵活、坚固、导电丝纤维，关键问题是将导电材料引入丝中。传统的导电丝纤维通常是通过涂层、表面共价/非共价相互作用、原位聚合和其他界面生长获得的。许多构建导电丝纤维的方法还需要对基材进行蚀刻，这会影响其机械性能、均匀性和佩戴舒适度。而具有生物相容性、本征离子电导率和优异力学性能的凝胶蚕丝纤维有可能被编织成所需的智能纺织品，为人类的智能生活带来极大的便利。

技术实现思路

1、本发明所要解决的问题在于针对金属丝和纳米碳基纤维集成到纺织品中，在拉伸或循环弯曲变形下容易发生电气和机械故障以及在与纺织品的兼容性方面以及纺织品在穿着中的舒适性等问题，提供了一种导电sih纤维的制备方法。该导电sih纤维的主要特点是集成了丝素蛋白的生物相容性的特点的同时还赋予离子凝胶固有的灵活性、导电性、透明度等，可以像生物组织一样通过可移动的离子传递电能。本发明中导电sih纤维的制备方法为：先通过从蚕茧中提取所需的丝素蛋白，然后将提取的丝素蛋白溶解于甲酸中，将溶解后的前驱液装入注射器中，以一定的挤出速率依次注入到预先准备好的凝固浴和离子浴中，得到导电sih纤维，最后将导电sih纤维与普通纤维集成到一起获得可供感知的功能纺织品。本发明可以为可穿戴电子产品提供优越的灵活性，透气性和舒适性。将感知功能整合到纺织品中，将彻底改变人类与电子设备的互动方式，并有助于智能可穿戴设备的进一步发展。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、(1)丝素蛋白的提取：一定量的蚕茧在nahco3溶液中煮练，将煮练后的丝素蛋白纤维干燥。随后，将丝素蛋白纤维在libr溶液中按一定质量比进行溶解。透析得到丝素蛋白水溶液，然后以一定的速度离心特定的时间。将上清液进行冷冻干燥，获得丝素蛋白泡沫；

4、(2)纺丝前驱液的制备：将上述步骤(1)中提取的丝素蛋白泡沫按一定重量比在磁力搅拌的条件下溶于甲酸中得到纺丝前驱液；

5、(3)湿法纺丝：取(2)中制得的前驱液到注射器中，并以一定的挤出速率从喷嘴注入含有甲醇的凝固浴中，将获得的纤维以一定的速率牵出，将牵出的丝素蛋白纤维再经过离子浴浸泡一定时间得到导电sih纤维；

6、(4)感知纺织品的集成：将导电sih纤维与普通纤维集成到一起获得感知纺织品或将sih纤维缝制到纺织品中。

7、作为优选，步骤(1)中蚕茧用量0.5-2g，nahco3的用量为20-80mm，煮练1-8次，每次10-60min，干燥温度为30-60℃，libr的用量为4.6-18.6m，丝素蛋白纤维与libr的质量比为1∶5-1∶10，透析3-5d，离心速度3000-10000r·min-1。

8、作为优选，步骤(2)中丝素蛋白泡沫的用量为5-25wt％，磁力搅拌的时间为20-120min。

9、作为优选，步骤(3)中注射速率150-450μl·min-1，牵出速率0.5-2rpm，浸泡离子浴时间10-50min。

10、由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：

11、(1)前驱体溶液的制备过程所使用的主要原料为从蚕茧中提取的丝素蛋白，丝素蛋白纤维具有定向半结晶和分层的结构，具有优异的力学性能，特别是生物相容性，是制造其他功能单元的优秀候选材料，从而有助于开发人类友好，舒适和全纤维为基础的集成智能可穿戴系统；

12、(2)本发明对丝素蛋白纤维浸泡离子浴，离子浴中的离子液体具有固有的灵活性、导电性、透明度和稳健性。它们可以像生物组织一样通过可移动的离子传递电能，能够有效提升丝素蛋白纤维的导电性。因此，具有生物相容性、机械强度和高离子导电性的坚固凝胶纤维有可能被编织成所需的智能纺织品。

13、(3)本发明制得的导电sih纤维具有生物相容性、机械强度和高离子导电性等优异的性能，且其制备方法简单，成本较低。

14、(4)本发明制备的导电sih纤维能被编织成所需的智能纺织品在人体实时运动监测、医疗健康检测等领域表现出广阔的应用前景。

技术特征：

1.一种导电sih纤维的制备方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述一种导电sih纤维的制备方法，其特征在于，上述步骤(1)中蚕茧用量0.5-2g，nahco3的用量为20-80mm，煮练1-8次，每次10-60min，干燥温度为30-60℃，libr的用量为4.6-18.6m，丝素蛋白纤维与libr的质量比为1：5-1：10，透析3-5d，离心速度3000-10000r·min-1。

3.根据权利要求1所述一种导电sih纤维的制备方法，其特征在于，上述步骤(2)中丝素蛋白泡沫的用量为5-25wt％，磁力搅拌的时间为20-120min。

4.根据权利要求1所述一种导电sih纤维的制备方法，其特征在于，上述步骤(3)中注射速率150-450μl·min-1，牵出速率0.5-2rpm，浸泡离子浴时间10-50min。

技术总结本发明涉及一种导电SIH纤维的制备方法，属于功能材料领域。该导电SIH纤维的主要特点是集成了丝素蛋白的生物相容性的特点的同时还赋予离子凝胶固有的灵活性、导电性、透明度等，可以像生物组织一样通过可移动的离子传递电能。本发明中导电SIH纤维的制备方法为：先通过从蚕茧中提取所需的丝素蛋白，然后将提取的丝素蛋白溶解于甲酸中，将溶解后的前驱液装入注射器中，以一定的挤出速率依次注入到预先准备好的凝固浴和离子浴中，得到导电SIH纤维，最后将导电SIH纤维与普通纤维集成到一起获得可供感知的功能纺织品。本发明可以为可穿戴电子产品提供优越的灵活性，透气性和舒适性。将感知功能整合到纺织品中，将彻底改变人类与电子设备的互动方式，并有助于智能可穿戴设备的进一步发展。技术研发人员：李秋瑾,连增帅,巩继贤受保护的技术使用者：天津工业大学技术研发日：技术公布日：2024/12/2