阿拉巴马大学的研究团队获得了一项专利,通过在形成过程中使用液态盐而不是苛刻的化学物质,可以增强导电纤维。

制造纤维的新方法可以打开通常很脆弱的材料,如棉花,以通常为更强的纤维保留的技术来导电。188金宝搏bet官网

该工艺还可以使导电聚合物复合材料(正如它们所称)的制备成本更低,对环境的有害副作用更少。

导电聚合物具有广泛的物理和电学性能。它们被应用于有机晶体管、燃料电池涂层、智能纺织品和电磁屏蔽等领域。

然而,制造导电聚合物复合材料(如导电棉、羊毛或尼龙)的过程很困难,因为在制备过程中,其机械性能或强度会减弱。

这项专利的发明者是斯科特·斯皮尔博士,他是UA阿拉巴马州企业家创新与指导项目(AIME)的研究工程师;航空航天工程与力学副教授Anwarul Haque博士;罗宾·罗杰斯博士,亚利桑那大学罗伯特·拉姆齐化学主席兼亚利桑那大学绿色制造中心主任;AIME的研究工程师Rachel Frazier博士和AIME主任Dan Daly博士。

UA的研究人员研究了聚吡咯,这是一种特别有用的导电聚合物,很难与纤维结合。为了将基础化学物质吡咯转化为导电聚合物聚吡咯,需要使用甲醇和含铁的氯化铁进行化学处理。甲醇,有时也被称为木醇,是一种对人体有剧毒的VOC。

不过,通过这种方法制成的聚吡咯不能很好地粘附在棉花等纤维上。为了将纤维与聚吡咯结合在一起,他们将纤维浸在酸性溶剂中,酸性溶剂会降解纤维以增加表面面积,这样聚吡咯就可以粘附在一起。然而,这种降解会削弱纤维。

UA开发的专利方法可以通过使用离子液体来保留大部分纤维强度,离子液体是一种在室温或接近室温的低挥发性的液态盐,携带电荷。离子液体不会降解纤维,而且这个过程会产生纳米结构,从而产生更强的复合材料。它还使复合材料的导电性能更好。

离子液体不仅可以用于制备导电聚合物复合材料,还可以代替其他溶剂制备聚吡咯。

斯皮尔说:“在离子液体存在的情况下,棉花或尼龙纤维对铁的吸收更好。”

由于使用离子液体产生的化学反应产生的有害副产物要少得多,这个过程可能更便宜,也更环保。

哈克说:“通过化学方法使纤维素纤维导电已经做了很多努力,从制造的角度来看,这些方法并不环保。”“我们的工艺通过新使用离子液体来消除甲醇的使用,离子液体本质上具有低挥发性,基本上消除了甲醇所表现出的环境释放途径。”

这项专利工艺可能会影响所谓的智能纺织品,这种服装通常在面料中编织了传统的电子功能。不过,美国大学开发的方法可以让衣服本身更容易传输电信号。智能纺织品可用于防护服装、医用纺织品和军事、体育、医疗、工业以及消费品领域的其他应用。

斯皮尔说:“在未来,布料或织物不仅能保护穿戴者,还具有智能内置功能,比如多功能传感器或计算设备。”“导电棉纤维是开发各种军事、工业和商业应用的智能材料的重要组成部分。”188金宝搏bet官网

这项研究是由国家科学基金会资助的。