【摘要】：隨著電子產(chǎn)品的發(fā)展,可穿戴電子產(chǎn)品受到越來越多的人的關(guān)注�？纱┐魇礁袘�(yīng)器、能量捕捉器和能量儲(chǔ)存器等是研究的熱點(diǎn)�？纱┐麟娮赢a(chǎn)品的關(guān)鍵材料是織物電極,用作可穿戴電子產(chǎn)品的電極需要具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和洗滌穩(wěn)定性�？椢镫姌O的基體材料多采用常用的織物,負(fù)載導(dǎo)電層制備織物電極,合成高分子纖維本身不含有功能基團(tuán),而生物質(zhì)基纖維含有大量的功能基團(tuán),有利于提高導(dǎo)電層的穩(wěn)定性。因此以生物質(zhì)基纖維為基體材料,尋找制備具有優(yōu)異導(dǎo)電性和耐洗滌性的織物電極的方法是一個(gè)重要的研究方向。本文以金屬銀為導(dǎo)電成分,以殼聚糖和纖維素纖維織物為基體,采用原位還原法和涂覆法,制備了具有優(yōu)良導(dǎo)電性和良好環(huán)境穩(wěn)定性的織物電極,表征了鍍銀織物的表面形貌、結(jié)晶性、熱穩(wěn)定性、表面疏水性等性能,并研究了織物電極對(duì)人體運(yùn)動(dòng)時(shí)心電圖(ECG)的捕捉。1、以殼聚糖纖維織物為基體,采用托倫合成法,葡萄糖還原銀氨離子([Ag(NH_3)_2]~+),在殼聚糖纖維表面負(fù)載一層均勻的銀納米顆粒(AgNPs),制備得到織物電極。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:纖維表面的銀粒子呈現(xiàn)金屬狀態(tài),形成了一層均勻的銀層,銀層緊密且完全覆蓋住殼聚糖纖維表面。鍍銀纖維織物表面呈現(xiàn)疏水性。當(dāng)鍍銀量為2 g/g時(shí),織物電極的方塊電阻為0.12Ω/sq,經(jīng)過60次洗滌后,方塊電阻增加為4.91Ω/sq。與殼聚糖織物相比,織物電極的熱穩(wěn)定性提高,但是斷裂強(qiáng)力和伸長率降低。2、以殼聚糖纖維織物為基體材料,不加任何還原劑,利用殼聚糖本身的還原性,在殼聚糖纖維表面負(fù)載一層AgNPs,然后涂覆銀納米線(AgNWs),利用金屬間的相互作用力提高導(dǎo)電銀層的穩(wěn)定性,制備得到織物電極。結(jié)果表明:殼聚糖對(duì)硝酸銀(AgNO_3)具有較強(qiáng)的還原性,原位還原后,纖維表面負(fù)載大量密集和均勻的AgNPs,尺寸大約為50 nm。纖維表面的銀含量隨著AgNO_3濃度的增加而增加。經(jīng)AgNO_3氧化后,殼聚糖的結(jié)晶度下降了。多次重復(fù)浸漬涂布能提高殼聚糖織物表面AgNWs的含量,從而提高了織物的導(dǎo)電性。織物表面吸附的AgNWs含量與織物表面的AgNPs含量有關(guān)。至少三次浸涂才能得到電阻低于1Ω/sq的織物。銀涂層對(duì)織物的耐熱性影響較小。織物的抑菌效果隨銀含量的增加而增大。3、改用溶脹性更弱的平織纖維素織物為基體材料,首先采用多元醇法制備AgNWs,然后利用聚乙烯醇(PVA)的粘合作用,將PVA和AgNWs混合物涂覆在纖維素織物表面。戊二醛(GA)作為交聯(lián)劑,改善鍍銀織物表面PVA的親水性,提高導(dǎo)電銀層的洗滌穩(wěn)定性,制備得到織物電極,并將其應(yīng)用于捕捉人體運(yùn)動(dòng)時(shí)的ECG。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:AgNWs和PVA在纖維素纖維織物表面交聯(lián)在一起,形成均勻的AgNWs導(dǎo)電層,多元醇法制備得到的AgNWs優(yōu)先取向(111)晶面,織物電極具有良好的熱穩(wěn)定性,織物電極的方塊電阻為0.4Ω/sq,織物電極的抗菌效率為99.9%以上。將制備得到的織物電極嵌入智能服裝中,應(yīng)用于捕捉人體運(yùn)動(dòng)時(shí)的ECG,得到的ECG正常,可用于測(cè)量人體心率。隨著運(yùn)動(dòng)速度的增加,心率增加,ECG的波形幅度也稍微地增加,同時(shí),雜波的數(shù)量隨著運(yùn)動(dòng)速度的增加而增多。經(jīng)過100小時(shí)的洗滌后,織物電極的電阻增加到0.68Ω/sq,ECG的QRS波和T波依然可見。
【圖文】：

人體每天的活動(dòng)也會(huì)產(chǎn)生大量的能量，如圖1-1 所示。從環(huán)境或人體運(yùn)動(dòng)中收集能量是下一代可穿戴電子系統(tǒng)的需求，而不是依賴于可充電電池電源。對(duì)于可穿戴電子產(chǎn)品來說，從環(huán)境或人體運(yùn)動(dòng)中獲取能量，具有吸引力和技術(shù)可行性。圖 1-1 人體日常活動(dòng)產(chǎn)生的能量圖[1]Figure 1-2 Energy generated by daily activities of the human body

采用美國 TA 公司 Q500 熱重分析儀測(cè)定殼聚糖纖維織物和殼聚糖/銀復(fù)合織物的熱重曲線圖，分析樣品的熱穩(wěn)定性。測(cè)試條件：N2流量為 25mL/min；30℃-650℃，升溫速率為 10℃/min。2.2.3.8 機(jī)械性能分析將殼聚糖纖維織物和殼聚糖/銀復(fù)合織物剪切成一定大小，室溫下置于 Instron5565拉伸壓縮材料試驗(yàn)機(jī)中，設(shè)置好參數(shù)，，采用拉伸法進(jìn)行測(cè)試，得到各個(gè)樣品的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。2.3 結(jié)果與討論2.3.1 表面形貌和表面性能分析2.3.1.1 表面形貌
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TS106;TH77

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前6條

1 周家村;胡廣敏;;純殼聚糖纖維工業(yè)化環(huán)保紡絲技術(shù)與應(yīng)用[J];紡織學(xué)報(bào);2014年02期

2 王娟娟;劉東杰;趙康;馮拉俊;;水溶性粘合劑的配制及其性能研究[J];化學(xué)工業(yè)與工程技術(shù);2010年03期

3 康智勇,劉萬蟬,項(xiàng)愛民,趙啟輝;環(huán)境友好聚乙烯醇粘合劑研究[J];中國膠粘劑;2005年03期

4 董炎明,王勉,吳玉松,阮永紅;殼聚糖衍生物的紅外光譜分析[J];纖維素科學(xué)與技術(shù);2001年02期

5 戴國登;高效速干貼標(biāo)粘合劑的制備[J];現(xiàn)代化工;1995年05期

6 戚昌民;紙板粘合用的高分子樹脂粘合劑[J];上海第二工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);1990年01期

本文編號(hào)：2625991