本發(fā)明屬于彈性高導(dǎo)電功能織物領(lǐng)域，具體涉及一種高導(dǎo)電性的二維導(dǎo)電材料修飾的織物的制備方法及應(yīng)用。
背景技術(shù)：
1、近年來，隨著可穿戴電子器件的快速發(fā)展，高端智能器件對具有良好彈性和導(dǎo)電性的高導(dǎo)電織物的需求日趨增加。以mxene和石墨烯為代表的的二維導(dǎo)電納米片層，自其發(fā)現(xiàn)以來，已經(jīng)在能量存儲和轉(zhuǎn)化、傳感器和智能監(jiān)測等方面表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛質(zhì)。然而，以彈性高分子纖維為基本單元編織而成的傳統(tǒng)織物由于惰性的表面特性而難以直接與二維導(dǎo)電材料復(fù)合，另外，在彈性織物拉伸過程中，往往會導(dǎo)致織物內(nèi)部纖維表面導(dǎo)電層的龜裂和脫落，最終影響導(dǎo)電織物的使用性能。因此，在織物和導(dǎo)電材料構(gòu)筑方面，往往使用表面修飾和活化的方法來提升兩者之間的相互作用(j.mater.sci.-mater.el.,2018,29,8010.；synthetic?met.,2015,202,110.；mater.chem.phys.,2020,241,122371.)，在彈性織物或者纖維高拉伸條件下導(dǎo)電性保持方面，則通過拉伸條件下負(fù)載和結(jié)構(gòu)彈性的方式實現(xiàn)(adv.mater.,2020,32,1907495.；soft?robot.,2019,6,6.)。然而，表面修飾和活化往往都會導(dǎo)致彈性纖維和導(dǎo)電材料功能的缺失，而且過長的操作流程會導(dǎo)致纖維制備過程中效率低下；在拉伸條件下負(fù)載，雖然能夠保證纖維或者織物在大形變條件下保持良好的導(dǎo)電性，但是其工作穩(wěn)定性仍然有待于進(jìn)一步提升。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)階段導(dǎo)電織物彈性差，拉伸條件下表面導(dǎo)電層不連續(xù)，拉伸后導(dǎo)電性衰退嚴(yán)重等問題，提供一種基于二維納米材料的可拉伸導(dǎo)電織物及其及簡單且容易實現(xiàn)的制備方法，實現(xiàn)高導(dǎo)電彈性織物的連續(xù)化綠色制備。
2、為實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
3、一種基于二維納米材料的可拉伸導(dǎo)電織物，其特征在于：具有二維導(dǎo)電納米片包裹彈性織物表面的結(jié)構(gòu)；其中，所述導(dǎo)電納米片主要通過施壓條件下多次摩擦的方式負(fù)載。
4、進(jìn)一步地，所述彈性織物厚度為1～10mm；織物結(jié)構(gòu)為機(jī)織布、針織布、無紡布或三維編織布，導(dǎo)電材料為石墨烯、mxene或者兩者的混合物。
5、進(jìn)一步地，其織物種類包括聚醚酯織物、聚氨酯織物或二烯類彈性織物。
6、根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，本發(fā)明提供了一種上述基于二維納米材料的可拉伸導(dǎo)電織物的制備方法，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
7、基于二維納米材料的可拉伸導(dǎo)電織物的制備方法，其特征在于：包括以下具體步驟：
8、(1)彈性織物清洗：將彈性織物用去離子水和乙醇超聲清洗多次，洗去表面的油脂和固體顆粒物，鼓風(fēng)干燥后獲得表面潔凈的彈性纖維；
9、(2)二維導(dǎo)電材料負(fù)載：將石墨烯、mxene或者二者的混合粉體均勻平鋪于彈性織物表面，以打磨機(jī)作為負(fù)載工具，將二維導(dǎo)電材料粉體直接通過施壓條件下多次打磨后實現(xiàn)在彈性織物表面的負(fù)載，保證導(dǎo)電片層和織物表面充分接觸，實現(xiàn)片層的穩(wěn)定負(fù)載；
10、(3)牢度提升：通過乙醇洗滌織物表面，除去表層未完全負(fù)載的石墨烯，提高織物表面導(dǎo)電層的負(fù)載牢度。
11、(4)重復(fù)負(fù)載：重復(fù)上述步驟(2)和步驟(3)，并在織物10～200％拉伸條件下對其進(jìn)行摩擦負(fù)載，進(jìn)一步提高導(dǎo)電層在織物表面的負(fù)載量，實現(xiàn)可拉伸導(dǎo)電織物的構(gòu)筑。
12、進(jìn)一步地，石墨烯通過機(jī)械剝離法、電化學(xué)剝離法和化學(xué)還原氧化石墨烯制備得到。機(jī)械剝離法的石墨烯通過研磨分散機(jī)處理后獲得；電化學(xué)法剝離的石墨烯通過三電極法獲得；化學(xué)還原法獲得的石墨烯通過將hummers法制備的氧化石墨烯在氫碘酸、水合肼、抗壞血酸等還原劑中反應(yīng)獲得。
13、進(jìn)一步地，mxene通過氟化鋰/鹽酸體系刻蝕鋁層后離心洗滌至中性獲得。具體描述如下：首先將2.0g氟化鋰和40ml?9.0m鹽酸混合攪拌30min，使其產(chǎn)生氫氟酸，然后加入1.0g?ti3alc2?max粉末，蝕刻48h，便合成了ti3c2tx?mxene納米片。將其放入離心管中，用去離子水洗滌蝕刻粉末，然后反復(fù)離心(轉(zhuǎn)速3500r.p.m.)直到上清液的ph接近6.0。
14、進(jìn)一步地，所用打磨機(jī)底盤為橡膠材質(zhì)，打磨所用壓力范圍為0.01～1mpa，打磨時間為1～10min。
15、本發(fā)明中，在每一次負(fù)載后用乙醇流體洗滌多余的粉末，實現(xiàn)牢度的顯著提升和導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的連續(xù)化提高，實現(xiàn)二維片層導(dǎo)電織物的規(guī)?；瘶?gòu)筑。進(jìn)一步地，沖洗乙醇流體壓力為0.1～10mpa，沖洗時間為5～60s。
16、進(jìn)一步地，步驟(2)和步驟(3)的重復(fù)次數(shù)為2～5次。
17、進(jìn)一步地，步驟(1)中，彈性織物浸沒于去離子水和乙醇的混合溶液中，超聲處理10min，除去表面顆粒雜質(zhì)和油脂的織物在鼓風(fēng)烘箱中干燥1h，最終獲得表面潔凈的織物。
18、本發(fā)明以直接機(jī)械摩擦的方式負(fù)載石墨烯和mxene等二維導(dǎo)電材料，將大大縮短導(dǎo)電織物的加工流程，實現(xiàn)彈性織物表面高導(dǎo)二維材料的穩(wěn)定負(fù)載；在彈性導(dǎo)電纖維大拉伸條件下電學(xué)性能保持方面，通過一定拉伸條件下多次負(fù)載洗滌實現(xiàn)，導(dǎo)電材料負(fù)載后，通過多次溶劑沖洗，除去牢度不夠的導(dǎo)電納米片層，提升織物內(nèi)部導(dǎo)電劑的整體負(fù)載量和大形變下的工作穩(wěn)定性。
1.一種基于二維納米材料的可拉伸導(dǎo)電織物，其特征在于：具有二維導(dǎo)電納米片包裹彈性織物表面的結(jié)構(gòu)；其中，所述導(dǎo)電納米片主要通過施壓條件下多次摩擦的方式負(fù)載。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可拉伸導(dǎo)電織物，其特征在于，所述彈性織物厚度為1～10mm；織物結(jié)構(gòu)為機(jī)織布、針織布、無紡布或三維編織布，導(dǎo)電材料為石墨烯、mxene或者兩者的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可拉伸導(dǎo)電織物，其特征在于，織物種類包括聚醚酯織物、聚氨酯織物或二烯類彈性織物。
4.基于二維納米材料的可拉伸導(dǎo)電織物的制備方法，其特征在于：包括以下具體步驟：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，石墨烯通過機(jī)械剝離法、電化學(xué)剝離法和化學(xué)還原氧化石墨烯制備得到。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，mxene通過氟化鋰/鹽酸體系刻蝕鋁層后離心洗滌至中性獲得。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的打磨過程，其特征在于，所用打磨機(jī)底盤為橡膠材質(zhì)，打磨所用壓力范圍為0.01～1mpa，打磨時間為1～10min。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的牢度提升過程，其特征在于，沖洗乙醇流體壓力為0.1～10mpa，沖洗時間為5～60s。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的重復(fù)負(fù)載洗滌過程，其特征在于，步驟(2)和步驟(3)的重復(fù)次數(shù)為2～5次。