CN106205859A - 铽锡镍合金/竹纤维电子导线的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于可穿戴电子技术领域，涉及一种铽锡镍合金/竹纤维电子导线的制备方法。该电子导线的制备方法的包括竹纤维清洗、表面改性，催化活化及化学镀铽锡镍合金。本发明制备方法的优点是：经180天模拟人体体液腐蚀测试，金属离子溢出率小于1ppm，即该材料具有极高的生物环境可靠性；电子导线的电导率高于铜，达到8×107 S/m以上。铽锡镍合金/竹纤维电子导线可用于智能服装，应用前景明朗，市场潜力巨大。

Description

铽锡镍合金/竹纤维电子导线的制备方法
技术领域
本发明属于可穿戴电子技术领域，涉及一种铽锡镍合金/竹纤维电子导线的制备方法。
背景技术
可穿戴智能服装是使用感测装置获取人体生理信号，通过蓝牙模块传送到后台电脑上进行分析，记录。目前信息技术和传感器技术的结合发展，使得可穿戴式智能设备成为健康照护的一个热门的发展方向。通过这些穿戴式设备，采用无创的检测方式，能够对老年人的健康状况进行实时的监测，及时预防疾病的发生。具有检测方便、成本低廉等优势，尤其是对慢性病的检测具有不可取代的效果。在急性疾病预防上，智能服装在穿戴者出现危及生命的生理反应时，可降低突发性死亡的概率。在慢性疾病检测方面，美国开发了一种即时监控生理健康状况的智能服装，***对数据进行处理和判读后将结果发送到医院给医生诊断，可以及时掌握穿戴者身体健康状况，此外，针对智能服装获取心电信号的HRV分析，对于轻微或者严重的抑郁症，慢性阻塞性肺疾病，儿童注意缺陷多动障碍等疾病诊断具有明显的帮助。
竹纤维是从自然生长的竹子中提取出的纤维素纤维，继棉、麻、毛、丝后的第五大天然纤维。竹纤维纱线用于服装面料、凉席、床单、窗帘、围巾等，如采用与维纶混纺的方法可生产轻薄服装面料。与棉、毛、麻、绢及化学纤维进行混纺，用于机织或针织，生产各种规格的机织面料和针织面料。机织面料可用于制作窗帘、夹克衫、休闲服、西装套服、衬衫、床单和毛巾、浴巾等。针织面料适宜制作内衣、汗衫、T恤衫、袜子等。竹原纤维含量30％以下的竹棉混纺纱线更适合于内裤、袜子，还可以用于制作医疗护理用品。
用于可穿戴服装的电子导线，由于与身体长时间接触，安全问题一直存在风险，特别是含金属电子导电的应用，在人体汗液环境中，电子导线金属离子的溢出，对人体不利。本发明是在竹表面被覆一层铽锡镍合金层，核心工艺是在铜钴复合催化活化下，在化学镀溶液中，稀土元素铽进入锡镍合金的晶格中，形成更加致密稳定的合金层，经180天模拟人体体液腐蚀测试，铽锡镍合金/竹纤维电子导线的金属离子溢出率小于百万分之一(1ppm)，说明该材料具有极高的生物环境可靠性；铽锡镍合金/竹纤维电子导线的电导率高于铜，达到8×107S/m以上，是目前所有导电竹复合材料中最好的。综上所述，本发明提出的铽锡镍合金/竹纤维电子导线的制备方法具有突出的实质性特点和显著的进步，即具备创造性。
发明内容
本发明属于可穿戴电子领域，涉及一种铽锡镍合金/竹纤维电子导线的制备方法。该制备方法的步骤如下：
1)将竹纤维依次用重量百分比浓度为10％的氨水溶液、5％的双氧水溶液、去离子水洗净、烘干；
2)将洗净的竹纤维置于改性剂溶液中30分钟，取出，置于烘箱中于60℃干燥3小时，冷却至室温，得改性竹纤维；其中改性剂溶液的配方是溶剂为去离子水，溶液中各种溶质浓度分别为：壳聚糖浓度3～6g/L，甲基丙烯酸甲酯浓度9～12g/L，过甲酸浓度1～3g/L，四氢呋喃浓度100～200g/L。
3)将改性竹纤维置于活化剂溶液中30分钟，取出，用去离子水洗净，烘干，再置于重量百分比浓度为5％的硼氢化钾水溶液中10分钟，取出，洗净，得活化竹纤维；其中活化剂溶液的配方是溶剂为去离子水，溶液中各种溶质浓度分别为：三氯化钴浓度20～30g/L，硫酸铜浓度20～30g/L，酒石酸钠钾浓度20～30g/L。
4)将活化竹纤维置于铽锡镍化学镀溶液中，于25℃化学镀3小时，取出洗净，烘干，得铽锡镍合金/竹纤维电子导线。其中铽锡镍化学镀溶液的配方是溶剂为去离子水，溶液中各种溶质浓度分别为：硝酸铽浓度20～30g/L；硫酸镍浓度20～30g/L；氯化亚锡浓度40～60g/L；碳酸氢钠浓度30～60g/L；酒石酸钠钾浓度60～90g/L；二甲氨基硼烷浓度3～6g/L；丁二酸铵浓度6～9g/L。
5)铽锡镍合金/竹纤维电子导线测试表征。将铽锡镍合金/竹纤维电子导线置于模拟人体体液中，于37℃放置180天，取出，以能量弥散X射线探测器(EDX)测试电子导线的元素含量，计算铽、锡、镍离子的溢出率；以四探针测试仪测试电子导线的电导率。其中模拟人体体液各成分含量：NaCl 8g/L，KCl 0.4g/L，NaHCO3 0.35g/L，CaCl2 0.14g/L，Na2HPO40.06g/L，KH2PO4 0.06g/L，MgSO4.7H2O 0.2g/L,葡萄糖1g/L。
铽锡镍合金/竹纤维电子导线可用于可穿戴服装，应用前景明朗，市场潜力巨大。
具体实施方式
下面通过实施例进一步描述本发明
实施例1
将竹纤维依次用重量百分比浓度为10％的氨水溶液、5％的双氧水溶液、去离子水洗净、烘干。
将3.5g壳聚糖，9.6g甲基丙烯酸甲酯，2.7g过甲酸溶于168g四氢呋喃中，添加去离子水，配成体积为1L的改性剂溶液。
将洗净的竹纤维置于改性剂溶液中30分钟，取出，置于烘箱中于60℃干燥3小时，冷却至室温，得改性竹纤维。
将23.2g三氯化钴，26.5g硫酸铜，29.5g酒石酸钠钾溶于500mL去离子水中，再稀释成体积为1L的活化剂溶液。
将改性竹纤维置于活化剂溶液中30分钟，取出，用去离子水洗净，烘干，再置于重量百分比浓度为5％的硼氢化钾水溶液中10分钟，取出，洗净，得活化竹纤维。
将21.5g硝酸铽，23.5g硫酸镍，45.5g氯化亚锡，57.5g碳酸氢钠，79.5g酒石酸钠钾，4.1g二甲氨基硼烷，8.1g丁二酸铵溶于500mL去离子水中，再稀释成体积为1L的铽锡镍化学镀溶液。
将活化竹纤维置于铽锡镍化学镀溶液中，于25℃化学镀3小时，取出洗净，烘干，得铽锡镍合金/竹纤维电子导线。
将8g NaCl，0.4g KCl，0.35g NaHCO3，0.14g CaCl2，0.06g Na2HPO4，0.06g KH2PO4，0.2g MgSO4.7H2O，1g葡萄糖溶于500mL去离子水中，再稀释成体积为1L的模拟人体体液。
将铽锡镍合金/竹纤维电子导线置于模拟人体体液中，于37℃放置180天，取出，以能量弥散X射线探测器(EDX)测试电子导线的元素含量，计算铽、锡、镍离子的溢出率分别为0.11ppm、0.35ppm、0.15ppm；以四探针测试仪测试电子导线的电导率为8.7×107S/m。
实施例2
将竹纤维依次用重量百分比浓度为10％的氨水溶液、5％的双氧水溶液、去离子水洗净、烘干。
将4.4g壳聚糖，10.2g甲基丙烯酸甲酯，2.6g过甲酸溶于155g四氢呋喃中，添加去离子水，配成体积为1L的改性剂溶液。
将洗净的竹纤维置于改性剂溶液中30分钟，取出，置于烘箱中于60℃干燥3小时，冷却至室温，得改性竹纤维。
将21.5g三氯化钴，24.1g硫酸铜，27.1g酒石酸钠钾溶于500mL去离子水中，再稀释成体积为1L的活化剂溶液。
将改性竹纤维置于活化剂溶液中30分钟，取出，用去离子水洗净，烘干，再置于重量百分比浓度为5％的硼氢化钾水溶液中10分钟，取出，洗净，得活化竹纤维。
将26.8g硝酸铽，24.9g硫酸镍，52.4g氯化亚锡，56.2g碳酸氢钠，89.6g酒石酸钠钾，4.8g二甲氨基硼烷，6.7g丁二酸铵溶于500mL去离子水中，再稀释成体积为1L的铽锡镍化学镀溶液。
将活化竹纤维置于铽锡镍化学镀溶液中，于25℃化学镀3小时，取出洗净，烘干，得铽锡镍合金/竹纤维电子导线。
将8g NaCl，0.4g KCl，0.35g NaHCO3，0.14g CaCl2，0.06g Na2HPO4，0.06g KH2PO4，0.2g MgSO4.7H2O，1g葡萄糖溶于500mL去离子水中，再稀释成体积为1L的模拟人体体液。
将铽锡镍合金/竹纤维电子导线置于模拟人体体液中，于37℃放置180天，取出，以能量弥散X射线探测器(EDX)测试电子导线的元素含量，计算铽、锡、镍离子的溢出率分别为0.11ppm、0.14ppm、0.27ppm；以四探针测试仪测试电子导线的电导率为8.5×107S/m。
实施例3
将竹纤维依次用重量百分比浓度为10％的氨水溶液、5％的双氧水溶液、去离子水洗净、烘干。
将6g壳聚糖，12g甲基丙烯酸甲酯，3g过甲酸溶于200g四氢呋喃中，添加去离子水，配成体积为1L的改性剂溶液。
将洗净的竹纤维置于改性剂溶液中30分钟，取出，置于烘箱中于60℃干燥3小时，冷却至室温，得改性竹纤维。
将30g三氯化钴，30g硫酸铜，30g酒石酸钠钾溶于500mL去离子水中，再稀释成体积为1L的活化剂溶液。
将改性竹纤维置于活化剂溶液中30分钟，取出，用去离子水洗净，烘干，再置于重量百分比浓度为5％的硼氢化钾水溶液中10分钟，取出，洗净，得活化竹纤维。
将30g硝酸铽，30g硫酸镍，60g氯化亚锡，60g碳酸氢钠，90g酒石酸钠钾，6g二甲氨基硼烷，9g丁二酸铵溶于500mL去离子水中，再稀释成体积为1L的铽锡镍化学镀溶液。
将活化竹纤维置于铽锡镍化学镀溶液中，于25℃化学镀3小时，取出洗净，烘干，得铽锡镍合金/竹纤维电子导线。
将8g NaCl，0.4g KCl，0.35g NaHCO3，0.14g CaCl2，0.06g Na2HPO4，0.06g KH2PO4，0.2g MgSO4.7H2O，1g葡萄糖溶于500mL去离子水中，再稀释成体积为1L的模拟人体体液。
将铽锡镍合金/竹纤维电子导线置于模拟人体体液中，于37℃放置180天，取出，以能量弥散X射线探测器(EDX)测试电子导线的元素含量，计算铽、锡、镍离子的溢出率分别为0.15ppm、0.26ppm、0.31ppm；以四探针测试仪测试电子导线的电导率为8.3×107S/m。
实施例4
将竹纤维依次用重量百分比浓度为10％的氨水溶液、5％的双氧水溶液、去离子水洗净、烘干。
将3.1g壳聚糖，10.3g甲基丙烯酸甲酯，2.5g过甲酸溶于181g四氢呋喃中，添加去离子水，配成体积为1L的改性剂溶液。
将洗净的竹纤维置于改性剂溶液中30分钟，取出，置于烘箱中于60℃干燥3小时，冷却至室温，得改性竹纤维。
将24.2g三氯化钴，25.8g硫酸铜，28.2g酒石酸钠钾溶于500mL去离子水中，再稀释成体积为1L的活化剂溶液。
将改性竹纤维置于活化剂溶液中30分钟，取出，用去离子水洗净，烘干，再置于重量百分比浓度为5％的硼氢化钾水溶液中10分钟，取出，洗净，得活化竹纤维。
将25.1g硝酸铽，23.3g硫酸镍，41.5g氯化亚锡，59.7g碳酸氢钠，77.2g酒石酸钠钾，5.1g二甲氨基硼烷，7.1g丁二酸铵溶于500mL去离子水中，再稀释成体积为1L的铽锡镍化学镀溶液。
将活化竹纤维置于铽锡镍化学镀溶液中，于25℃化学镀3小时，取出洗净，烘干，得铽锡镍合金/竹纤维电子导线。
将8g NaCl，0.4g KCl，0.35g NaHCO3，0.14g CaCl2，0.06g Na2HPO4，0.06g KH2PO4，0.2g MgSO4.7H2O，1g葡萄糖溶于500mL去离子水中，再稀释成体积为1L的模拟人体体液。
将铽锡镍合金/竹纤维电子导线置于模拟人体体液中，于37℃放置180天，取出，以能量弥散X射线探测器(EDX)测试电子导线的元素含量，计算铽、锡、镍离子的溢出率分别为0.32ppm、0.11ppm、0.21ppm；以四探针测试仪测试电子导线的电导率为8.1×107S/m。。
实施例5
将竹纤维依次用重量百分比浓度为10％的氨水溶液、5％的双氧水溶液、去离子水洗净、烘干。
将3g壳聚糖，9g甲基丙烯酸甲酯，1g过甲酸溶于100g四氢呋喃中，添加去离子水，配成体积为1L的改性剂溶液。
将洗净的竹纤维置于改性剂溶液中30分钟，取出，置于烘箱中于60℃干燥3小时，冷却至室温，得改性竹纤维。
将20g三氯化钴，20g硫酸铜，20g酒石酸钠钾溶于500mL去离子水中，再稀释成体积为1L的活化剂溶液。
将改性竹纤维置于活化剂溶液中30分钟，取出，用去离子水洗净，烘干，再置于重量百分比浓度为5％的硼氢化钾水溶液中10分钟，取出，洗净，得活化竹纤维。
将20g硝酸铽，20g硫酸镍，40g氯化亚锡，30g碳酸氢钠，60g酒石酸钠钾，3g二甲氨基硼烷，6g丁二酸铵溶于500mL去离子水中，再稀释成体积为1L的铽锡镍化学镀溶液。
将活化竹纤维置于铽锡镍化学镀溶液中，于25℃化学镀3小时，取出洗净，烘干，得铽锡镍合金/竹纤维电子导线。
将8g NaCl，0.4g KCl，0.35g NaHCO3，0.14g CaCl2，0.06g Na2HPO4，0.06g KH2PO4，0.2g MgSO4.7H2O，1g葡萄糖溶于500mL去离子水中，再稀释成体积为1L的模拟人体体液。
将铽锡镍合金/竹纤维电子导线置于模拟人体体液中，于37℃放置180天，取出，以能量弥散X射线探测器(EDX)测试电子导线的元素含量，计算铽、锡、镍离子的溢出率分别为0.22ppm、0.11ppm、0.21ppm；以四探针测试仪测试电子导线的电导率为8.3×107S/m。

Claims (4)

1.一种铽锡镍合金/竹纤维电子导线的制备方法，其特征在于：
1）将竹纤维依次用重量百分比浓度为10%的氨水溶液、5% 的双氧水溶液、去离子水洗净、烘干；
2）将洗净的竹纤维置于改性剂溶液中30分钟，取出，置于烘箱中于60℃干燥3小时，冷却至室温，得改性竹纤维；
3）将改性竹纤维置于活化剂溶液中30分钟，取出，用去离子水洗净，烘干，再置于重量百分比浓度为5%的硼氢化钾水溶液中10分钟，取出，用去离子水洗净，得活化竹纤维；
4）将活化竹纤维置于铽锡镍化学镀溶液中，于25℃化学镀3小时，取出洗净，烘干，得铽锡镍合金/竹纤维电子导线。
2.如权利要求1所述的铽锡镍合金/竹纤维电子导线的制备方法，其特征在于所述的改性剂溶液的配方是溶剂为去离子水，溶液中各种溶质浓度分别为：
壳聚糖浓度 3~6 g/L；
甲基丙烯酸甲酯浓度9~12 g/L；
过甲酸浓度1~3 g/L；
四氢呋喃浓度100~200 g/L。
3.如权利要求1所述的铽锡镍合金/竹纤维电子导线的制备方法，其特征在于所述的活化剂溶液的配方是溶剂为去离子水，溶液中各种溶质浓度分别为：
三氯化钴浓度 20~30g/L；
硫酸铜浓度 20~30g/L；
酒石酸钠钾浓度20~30g/L。
4.如权利要求1所述的铽锡镍合金/竹纤维电子导线的制备方法，其特征在于所述的铽锡镍化学镀溶液的配方是溶剂为去离子水，溶液中各种溶质浓度分别为：
硝酸铽浓度 20~30g/L；
硫酸镍浓度 20~30g/L；
氯化亚锡浓度 40~60g/L；
碳酸氢钠浓度 30~60g/L；
酒石酸钠钾浓度60~90g/L；
二甲氨基硼烷浓度 3~6g/L；
丁二酸铵浓度6~9g/L。
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