專利名稱：細菌纖維素基發(fā)電纖維及紗線的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種細菌纖維素基發(fā)電纖維及紗線的制備方法，特別是一種能應(yīng)用于微型、高性能電子器械與傳感器的自發(fā)電源的細菌纖維素基發(fā)電纖維及紗線的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，電已經(jīng)是社會中不可或缺的一部分。我國的電力現(xiàn)狀是都市缺電，偏遠無電，春秋谷，冬夏峰。雖然國家開啟了西電東送的工程，但是長距離輸電的電力損失和高昂的線路鋪設(shè)費用則使電力的成本不降反升。中國電力企業(yè)聯(lián)合會發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2011年我國用電量達4. 69萬億千瓦時，同比增長11. 7%。2010年電力供需最大缺口為3000萬千瓦；迎峰度夏期間最大缺口為2500萬千瓦。目前，發(fā)電量遠不能滿足經(jīng)濟增長的需求。然而發(fā)電裝機容量還在逐年減少，2011年全國新增發(fā)電裝機容量超過了 9000萬千瓦，但實際上有效增加的規(guī)模是減少的?；痣娛俏覈l(fā)電主力，然而火電連年虧損使電企失去投資動力和能力，火電投資持續(xù)快速下降，由2005年的2271億元快速減少到2011年的1054億元。氣候的變化導(dǎo)致出現(xiàn)極寒、極熱的天氣及電煤價格持續(xù)高位運行也加劇了用電的緊張。因此，今后幾年電力缺口肯定將繼續(xù)擴大，預(yù)計2012年將達到5000萬千瓦。電能供應(yīng)不足而造成的“硬缺電”現(xiàn)象在所難免。再者偏遠地區(qū)由于地形和資金，很多地方供電受限制甚至還沒有通電。軍事作戰(zhàn)，遠足時交流、交通等因為所攜帶電量有限且不能維持長久，對于人煙稀少的區(qū)域，電力設(shè)備的供應(yīng)也是個問題，目前的大型發(fā)電裝置都比較復(fù)·雜且耗能多，小型發(fā)電裝置的制造、回收不當(dāng)都會對環(huán)境造成很大危害。因此，我們現(xiàn)在的技術(shù)需要，即發(fā)電自發(fā)電，以提高電力使用效率，減少電力輸送環(huán)節(jié)，降低成本，從生活中即時獲得我們所需要的電能。微電子與微制造技術(shù)的發(fā)展使無線傳感網(wǎng)和微執(zhí)行器等微系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、體內(nèi)植入生物芯片、汽車、建筑、軍事的等重要領(lǐng)域。隨著研究的深入，微機電系統(tǒng)的對功能的追求越來越強，對功耗的要求越來越低，而對體積和尺寸則進入了納米尺度的研究。納米技術(shù)作為21世紀(jì)的重要的新興科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，在理論和實踐上正經(jīng)歷著高速發(fā)展。大量的新型納米器件和材料不斷被開發(fā)，為人們的生活帶來更多的便利。同時，也從微電子技術(shù)研究層面為我們帶來了解決能源危機的清潔技術(shù)。然而納米技術(shù)發(fā)展到今日，大量研究都是集中于開發(fā)高靈敏度、高性能的納米器件，幾乎沒有任何關(guān)于納米尺度的電源系統(tǒng)的研究。但是，應(yīng)用于生物國防等方面的納米傳感器對這種電源的需求因為技術(shù)的提升而越發(fā)迫切。一般來說這些器件的電源都是直接或者間接的來源于電池。傳感器能從物體內(nèi)自己給自己提供電源，從而同時實現(xiàn)器件和電源的小型化是研究人員近年來研究的目標(biāo)。自從居里兄弟在石英晶體中發(fā)現(xiàn)壓電效應(yīng)開始，人們便一直致力于將機械能轉(zhuǎn)化為電能的研究。常規(guī)壓電材料因為其電學(xué)性能，雖然可以形成電勢變化，但并不能像金屬一樣形成具有單向?qū)щ娦缘男ぬ鼗鶆輭?，因而不能達到能量的聚集到釋放這一過程。因而現(xiàn)在壓電電路一般需要一個復(fù)雜的外接電路來完成電能的輸出。而常規(guī)壓電材料因為晶體結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜而造成壓電結(jié)構(gòu)并不能做到小型化，更不用說納米尺度的高質(zhì)量壓電結(jié)構(gòu)。但是當(dāng)氧化鋅和氧化硅等金屬氧化物進入壓電纖維的研究范疇后，其簡單的化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu)造就出其純度、尺寸、形貌的易控性。其作為金屬氧化物的導(dǎo)電性和作為壓電材料優(yōu)異的發(fā)電性能，迅速成為當(dāng)今壓電材料研究的重要材料。2006年美國佐治 亞理工學(xué)院華裔科學(xué)家王中林領(lǐng)導(dǎo)的科研小組研制出一種能產(chǎn)生電能的新型鍍氧化鋅納米纖維，并在馬達帶動由于壓電效應(yīng)產(chǎn)生電能；2011年美國和中國的科學(xué)家合作研究出了以氧化鋅納米線為基礎(chǔ)的一種壓電納米發(fā)電機，實現(xiàn)了在納米尺度上把機械能轉(zhuǎn)化為電能。不過現(xiàn)在的材料因為其總體工作效率的平庸和在潮濕環(huán)境下效率的急劇降低，并不能很好地投入使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目是提供一種細菌纖維素基發(fā)電纖維及紗線的制備方法。本發(fā)明所制備的納米細菌纖維素基發(fā)電纖維及紗線可以應(yīng)用到環(huán)境監(jiān)測、體內(nèi)植入生物芯片、汽車、建筑、軍事的等重要需要微型器件與其相對應(yīng)的微型自發(fā)電源的領(lǐng)域。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
本發(fā)明的細菌纖維素基發(fā)電纖維的制備方法，包括如下步驟
(1)將漂白處理后的細菌纖維素濕膜置于一對握持羅拉之間，按照10mnTlOO m/分鐘的速度喂入；
(2)從羅拉之間輸出的纖維素膜經(jīng)刺輥表面針刺高速穿刺、割裂以及梳理作用，將細菌纖維素濕膜變成細菌纖維素纖維；將細菌纖維素纖維經(jīng)壓濾機壓濾處理，制備出細菌纖維素超細纖維條；取出后冷凍干燥，待用；
(3)將細菌纖維素超細纖維條進行金屬金、銀、銅、鋁中的任意一種金屬真空濺射涂層預(yù)處理，然后再進行鋅真空濺射或蒸鍍處理，得到細菌纖維素B，取出待用；
(4)將細菌纖維素B放入胺鹽溶液，反應(yīng)一段時間，形成細菌纖維素C，取出后冷凍干燥，然后60-100°C熱環(huán)境中放置,待用；
(5)將細菌纖維素C進行金屬鍍層導(dǎo)電處理；制備出具有發(fā)電性能的細菌纖維素纖維。步驟(I)中所使用的握持羅拉的直徑為2(T3000mm，優(yōu)選為5(Tl000mm。步驟(2)中經(jīng)過壓濾處理的細菌纖維素超級纖維的含水率在159^50000%之間，超細纖維的直徑在l(T500nm，超細纖維長度在200nnT200mm之間。步驟(2)中經(jīng)過壓濾處理的細菌纖維素超級纖維的含水率優(yōu)選在509^5000%之間，超細纖維的直徑優(yōu)選在3(T300nm，超細纖維長度優(yōu)選在500nnTl00mm之間。步驟(4)中所述的胺鹽溶液為六亞甲基四胺、尿素、氨水、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺溶液的一種或他們的混合溶液，溶液中胺離子濃度為O. Olmol/L，細菌纖維素B和所放入的胺鹽溶液的質(zhì)量比為1:1-1:10，反應(yīng)溫度2(Tl00°C，反應(yīng)時間為2 72小時。步驟(5)中所述的將細菌纖維素C進行金屬鍍層導(dǎo)電處理為Pt、Au、Cu、Al、Zn或Ag中的任意一種金屬的真空濺射或真空蒸鍍或真空磁控濺射金屬鍍層導(dǎo)電處理。采用本發(fā)明所述的細菌纖維素基發(fā)電纖維紡紗得到本發(fā)明的細菌纖維素基發(fā)電紗線。采用本發(fā)明的細菌纖維素基發(fā)電纖維紡紗得到紗線。本發(fā)明所制成的成品為細菌纖維素基發(fā)電纖維及紗線，可通過現(xiàn)有的紡織織造技術(shù)進行深入加工?？梢孕纬刹煌?guī)模尺度的機械發(fā)電組件，廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、體內(nèi)植入生物芯片、汽車、建筑、軍事的等對自發(fā)電組件有著不同尺寸功率要求的領(lǐng)域。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。實施例I
本實施例的細菌纖維素基發(fā)電纖維的制備方法，其特種在于，包括如下步驟
(I)將漂白處理后的細菌纖維素濕膜置于一對握持羅拉之間，按照10 mnTlOO m/分鐘的速度喂入；所使用的握持羅拉的直徑為2(T3000mm。(2)從羅拉之間輸出的纖維素膜經(jīng)刺輥表面針刺高速穿刺、割裂以及梳理作用，將細菌纖維素濕膜變成細菌纖維素纖維；將細菌纖維素纖維經(jīng)壓濾機壓濾處理，制備出細菌纖維素超細纖維條；取出后冷凍干燥，待用；經(jīng)過壓濾處理的細菌纖維素超級纖維的含水率在15% 50000%之間，超細纖維的直徑在l(T500nm，超細纖維長度在200nnT200mm之間。(3)將細菌纖維素超細纖維條進行金屬金、銀、銅、鋁中的任意一種金屬真空濺射涂層預(yù)處理，然后再進行鋅真空濺射或蒸鍍處理，得到細菌纖維素B，取出待用；
(4)將細菌纖維素B放入胺鹽溶液，反應(yīng)一段時間，形成細菌纖維素C，取出后冷凍干燥，然后60-100°C熱環(huán)境中放置，待用；所述的胺鹽溶液為六亞甲基四胺、尿素、氨水、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺溶液的一種或他們的混合溶液，溶液中胺離子濃度為O. 01mol/L,細菌纖維素B和所放入的胺鹽溶液的質(zhì)量比為1:1-1:10，反應(yīng)溫度2(T10(TC，反應(yīng)時間為2 2小時。(5)將細菌纖維素C進行金屬鍍層導(dǎo)電處理；制備出具有發(fā)電性能的細菌纖維素纖維，所述的將細菌纖維素C進行金屬鍍層導(dǎo)電處理為Pt、Au、Cu、Al、Zn或Ag中的任意一種金屬的真空濺射或真空蒸鍍或真空磁控濺射金屬鍍層導(dǎo)電處理。采用得到的細菌纖維素基發(fā)電纖維紡紗得到本發(fā)明的細菌纖維素基發(fā)電紗線。一段10厘米長的紗線在超聲波震蕩處理情況下，經(jīng)檢流計檢測到40nA的電流輸出信號。實施例2
本實施例的細菌纖維素基發(fā)電纖維的制備方法，其特種在于，包括如下步驟
(I)將漂白處理后的細菌纖維素濕膜置于一對握持羅拉之間，按照10 mnTlOO m/分鐘的速度喂入；所使用的握持羅拉的直徑為5(Tl000mm。(2)從羅拉之間輸出的纖維素膜經(jīng)刺輥表面針刺高速穿刺、割裂以及梳理作用，將細菌纖維素濕膜變成細菌纖維素纖維；將細菌纖維素纖維經(jīng)壓濾機壓濾處理，制備出細菌纖維素超細纖維條；取出后冷凍干燥，待用；經(jīng)過壓濾處理的細菌纖維素超級纖維的含水率優(yōu)選在50°/Γ5000%之間，超細纖維的直徑優(yōu)選在3(T300nm，超細纖維長度優(yōu)選在500nm^1 OOmm 之間。(3)將細菌纖維素超細纖維條進行金屬金、銀、銅、鋁中的任意一種金屬真空濺射涂層預(yù)處理，然后再進行鋅真空濺射或蒸鍍處理，得到細菌纖維素B，取出待用；(4)將細菌纖維素B放入胺鹽溶液，反應(yīng)一段時間，形成細菌纖維素C，取出后冷凍干燥，然后60-100°C熱環(huán)境中放置，待用；所述的胺鹽溶液為六亞甲基四胺、尿素、氨水、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺溶液的一種或他們的混合溶液，溶液中胺離子濃度為O. Olmol/L,細菌纖維素B和所放入的胺鹽溶液的質(zhì)量比為1:1-1:10，反應(yīng)溫度2(T10(TC，反應(yīng)時間為2 2小時。(5)將細菌纖維素C進行金屬鍍層導(dǎo)電處理；制備出具有發(fā)電性能的細菌纖維素纖維，所述的將細菌纖維素C進行金屬鍍層導(dǎo)電處理為Pt、Au、Cu、Al、Zn或Ag中的任意一種金屬的真空濺射或真空蒸鍍或真空磁控濺射金屬鍍層導(dǎo)電處理。采用得到的細菌纖維素基發(fā)電纖維紡紗得到本發(fā)明的細菌纖維素基發(fā)電紗線。一段10厘米長的紗線在超聲波震蕩處理情況下，經(jīng)檢流計檢測到38nA的電流輸出信號。采用得到的細菌纖維素基發(fā)電纖維紡紗得到本發(fā)明的細菌纖維素基發(fā)電紗線。一段10厘米長的紗線在超聲波震蕩處理情況下，經(jīng)檢流計檢測到40nA的電流輸出信號?！?br> 實施例3
本實施例的細菌纖維素基發(fā)電纖維的制備方法，其特種在于，包括如下步驟
(I)將漂白處理后的細菌纖維素濕膜置于一對握持羅拉之間，按照10 mm分鐘的速度喂入；所使用的握持羅拉的直徑為20mm。(2)從羅拉之間輸出的纖維素膜經(jīng)刺輥表面針刺高速穿刺、割裂以及梳理作用，將細菌纖維素濕膜變成細菌纖維素纖維；將細菌纖維素纖維經(jīng)壓濾機壓濾處理，制備出細菌纖維素超細纖維條；取出后冷凍干燥，待用；經(jīng)過壓濾處理的細菌纖維素超級纖維的含水率在15%之間，超細纖維的直徑在l(T20nm，超細纖維長度在200nnT300 nm之間。(3)將細菌纖維素超細纖維條進行金屬金真空濺射涂層預(yù)處理，然后再進行鋅真空濺射或蒸鍍處理，得到細菌纖維素B，取出待用；
(4)將細菌纖維素B放入胺鹽溶液，反應(yīng)一段時間，形成細菌纖維素C，取出后冷凍干燥，然后60°C熱環(huán)境中放置，待用；所述的胺鹽溶液為六亞甲基四胺溶液，溶液中胺離子濃度為O. Olmol/L,細菌纖維素B和所放入的胺鹽溶液的質(zhì)量比為1: 1，反應(yīng)溫度20°C，反應(yīng)時間為72小時。(5)將細菌纖維素C進行金屬鍍層導(dǎo)電處理；制備出具有發(fā)電性能的細菌纖維素纖維，所述的將細菌纖維素C進行金屬鍍層導(dǎo)電處理為Pt金屬的真空濺射鍍層導(dǎo)電處理。采用得到的細菌纖維素基發(fā)電纖維紡紗得到本發(fā)明的細菌纖維素基發(fā)電紗線。一段10厘米長的紗線在超聲波震蕩處理情況下，經(jīng)檢流計檢測到36nA的電流輸出信號。實施例4
本實施例的細菌纖維素基發(fā)電纖維的制備方法，其特種在于，包括如下步驟
(I)將漂白處理后的細菌纖維素濕膜置于一對握持羅拉之間，按照100 m/分鐘的速度喂入；所使用的握持羅拉的直徑為280(T3000mm，優(yōu)選為5(T60mm。(2)從羅拉之間輸出的纖維素膜經(jīng)刺輥表面針刺高速穿刺、割裂以及梳理作用，將細菌纖維素濕膜變成細菌纖維素纖維；將細菌纖維素纖維經(jīng)壓濾機壓濾處理，制備出細菌纖維素超細纖維條；取出后冷凍干燥，待用；經(jīng)過壓濾處理的細菌纖維素超級纖維的含水率在50000%之間，超細纖維的直徑在48(T500nm，超細纖維長度在18(T200mm之間。(3)將細菌纖維素超細纖維條進行金屬銀真空濺射涂層預(yù)處理，然后再進行鋅真空濺射或蒸鍍處理，得到細菌纖維素B，取出待用；
(4)將細菌纖維素B放入胺鹽溶液，反應(yīng)一段時間，形成細菌纖維素C，取出后冷凍干燥，然后100°c熱環(huán)境中放置,待用；所述的胺鹽溶液為尿素溶液，溶液中胺離子濃度為
O.Olmol/L，細菌纖維素B和所放入的胺鹽溶液的質(zhì)量比為1:10，反應(yīng)溫度100°C，反應(yīng)時間為2小時。
(5)將細菌纖維素C進行金屬鍍層導(dǎo)電處理；制備出具有發(fā)電性能的細菌纖維素纖維，所述的將細菌纖維素C進行金屬鍍層導(dǎo)電處理為Au的真空蒸鍍金屬鍍層導(dǎo)電處理。采用得到的細菌纖維素基發(fā)電纖維紡紗得到本發(fā)明的細菌纖維素基發(fā)電紗線。一段10厘米長的紗線在超聲波震蕩處理情況下，經(jīng)檢流計檢測到39nA的電流輸出信號。
實施例5
本實施例的細菌纖維素基發(fā)電纖維的制備方法，其特種在于，包括如下步驟
(I)將漂白處理后的細菌纖維素濕膜置于一對握持羅拉之間，按照IOm/分鐘的速度喂入；所使用的握持羅拉的直徑為200_。(2)從羅拉之間輸出的纖維素膜經(jīng)刺輥表面針刺高速穿刺、割裂以及梳理作用，將細菌纖維素濕膜變成細菌纖維素纖維；將細菌纖維素纖維經(jīng)壓濾機壓濾處理，制備出細菌纖維素超細纖維條；取出后冷凍干燥，待用；經(jīng)過壓濾處理的細菌纖維素超級纖維的含水率優(yōu)選在120%之間，超細纖維的直徑優(yōu)選在6(T70nm，超細纖維長度優(yōu)選在800nnTl200 nm之間。(3)將細菌纖維素超細纖維條進行金屬銅真空濺射涂層預(yù)處理，然后再進行鋅真空濺射或蒸鍍處理，得到細菌纖維素B，取出待用；
(4)將細菌纖維素B放入胺鹽溶液，反應(yīng)一段時間，形成細菌纖維素C，取出后冷凍干燥，然后80°C熱環(huán)境中放置，待用；所述的胺鹽溶液為六亞甲基四胺、尿素、氨水、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺溶液的混合溶液，溶液中胺離子濃度為O. Olmol/L，細菌纖維素B和所放入的胺鹽溶液的質(zhì)量比為1:6，反應(yīng)溫度36°C，反應(yīng)時間為12小時。(5)將細菌纖維素C進行金屬鍍層導(dǎo)電處理；制備出具有發(fā)電性能的細菌纖維素纖維，所述的將細菌纖維素C進行金屬鍍層導(dǎo)電處理為Al真空磁控濺射金屬鍍層導(dǎo)電處理。采用得到的細菌纖維素基發(fā)電纖維紡紗得到本發(fā)明的細菌纖維素基發(fā)電紗線。一段10厘米長的紗線在超聲波震蕩處理情況下，經(jīng)檢流計檢測到35nA的電流輸出信號。實施例6
本實施例的細菌纖維素基發(fā)電纖維的制備方法，其特種在于，包括如下步驟
(I)將漂白處理后的細菌纖維素濕膜置于一對握持羅拉之間，按照80 m/分鐘的速度喂入；所使用的握持羅拉的直徑為800_。(2)從羅拉之間輸出的纖維素膜經(jīng)刺輥表面針刺高速穿刺、割裂以及梳理作用，將細菌纖維素濕膜變成細菌纖維素纖維；將細菌纖維素纖維經(jīng)壓濾機壓濾處理，制備出細菌纖維素超細纖維條；取出后冷凍干燥，待用；經(jīng)過壓濾處理的細菌纖維素超級纖維的含水率優(yōu)選在3000%，超細纖維的直徑優(yōu)選在20(T250nm，超細纖維長度優(yōu)選在5(T60mm之間。(3)將細菌纖維素超細纖維條進行金鋁金屬真空濺射涂層預(yù)處理，然后再進行鋅真空濺射或蒸鍍處理，得到細菌纖維素B，取出待用；
(4)將細菌纖維素B放入胺鹽溶液，反應(yīng)一段時間，形成細菌纖維素C，取出后冷凍干燥，然后80°C熱環(huán)境中放置，待用；所述的胺鹽溶液為二乙醇胺、三乙醇胺溶液的混合溶液，溶液中胺離子濃度為O. Olmol/L，細菌纖維素B和所放入的胺鹽溶液的質(zhì)量比為1:2，反應(yīng)溫度30°C，反應(yīng)時間為56小時。(5)將細菌纖維素C進行金屬鍍層導(dǎo)電處理；制備出具有發(fā)電性能的細菌纖維素纖維，所述的將細菌纖維素C進行金屬鍍層導(dǎo)電處理為A真空磁控濺射金屬鍍層導(dǎo)電處理。采用得到的細菌纖維素基發(fā)電纖維紡紗得到本發(fā)明的細菌纖維素基發(fā)電紗線。一段10厘米長的紗線在超聲波震蕩處理情況下，經(jīng)檢流計檢測到36nA的電流輸出信號。實施例7
本實施例的細菌纖維素基發(fā)電纖維的制備方法，其特種在于，包括如下步驟
(I)將漂白處理后的細菌纖維素濕膜置于一對握持羅拉之間，按照30 m/分鐘的速度喂入；所使用的握持羅拉的直徑為500_。(2)從羅拉之間輸出的纖維素膜經(jīng)刺輥表面針刺高速穿刺、割裂以及梳理作用，將細菌纖維素濕膜變成細菌纖維素纖維；將細菌纖維素纖維經(jīng)壓濾機壓濾處理，制備出細菌纖維素超細纖維條；取出后冷凍干燥，待用；經(jīng)過壓濾處理的細菌纖維素超級纖維的含水率優(yōu)選在4000%之間，超細纖維的直徑優(yōu)選在10(Tl50nm，超細纖維長度優(yōu)選在3(T60mm之間。(3)將細菌纖維素超細纖維條進行金屬鋁真空濺射涂層預(yù)處理，然后再進行鋅真空濺射或蒸鍍處理，得到細菌纖維素B，取出待用；
(4)將細菌纖維素B放入胺鹽溶液，反應(yīng)一段時間，形成細菌纖維素C，取出后冷凍干燥，然后65°C熱環(huán)境中放置,待用；所述的胺鹽溶液為尿素溶液，溶液中胺離子濃度為
O.Olmol/L,細菌纖維素B和所放入的胺鹽溶液的質(zhì)量比為1:8，反應(yīng)溫度65°C，反應(yīng)時間為12小時。(5)將細菌纖維素C進行金屬鍍層導(dǎo)電處理；制備出具有發(fā)電性能的細菌纖維素纖維，所述的將細菌纖維素C進行金屬鍍層導(dǎo)電處理為Zn真空濺射金屬鍍層導(dǎo)電處理。采用得到的細菌纖維素基發(fā)電纖維紡紗得到本發(fā)明的細菌纖維素基發(fā)電紗線。一段10厘米長的紗線在超聲波震蕩處理情況下，經(jīng)檢流計檢測到34nA的電流輸出信號。實施例8
本實施例的細菌纖維素基發(fā)電纖維的制備方法，其特種在于，包括如下步驟
(I)將漂白處理后的細菌纖維素濕膜置于一對握持羅拉之間，按照30m/分鐘的速度喂入；所使用的握持羅拉的直徑為600_。(2)從羅拉之間輸出的纖維素膜經(jīng)刺輥表面針刺高速穿刺、割裂以及梳理作用，將細菌纖維素濕膜變成細菌纖維素纖維；將細菌纖維素纖維經(jīng)壓濾機壓濾處理，制備出細菌纖維素超細纖維條；取出后冷凍干燥，待用；經(jīng)過壓濾處理的細菌纖維素超級纖維的含水率優(yōu)選在80%之間，超細纖維的直徑優(yōu)選在5(T80nm，超細纖維長度優(yōu)選在5(T60mm之間。(3)將細菌纖維素超細纖維條進行金屬銅真空濺射涂層預(yù)處理，然后再進行鋅真空濺射或蒸鍍處理，得到細菌纖維素B，取出待用；
(4)將細菌纖維素B放入胺鹽溶液，反應(yīng)一段時間，形成細菌纖維素C，取出后冷凍干燥，然后65°C熱環(huán)境中放置,待用；所述的胺鹽溶液為尿素、氨水溶液的混合溶液，溶液中胺離子濃度為O. Olmol/L,細菌纖維素B和所放入的胺鹽溶液的質(zhì)量比為1:6，反應(yīng)溫度75°C，反應(yīng)時間為68小時。(5)將細菌纖維素C進行金屬鍍層導(dǎo)電處理；制備出具有發(fā)電性能的細菌纖維素纖維，所述的將細菌纖維素C進行金屬鍍層導(dǎo)電處理為Ag真空磁控濺射金屬鍍層導(dǎo)電處理。采用得到的細菌纖維素基發(fā)電纖維紡紗得到本發(fā)明的細菌纖維素基發(fā)電紗線。一段10厘米長的紗線在超聲波震蕩處理情況下，經(jīng)檢流計檢測到38nA的電流輸出信號。實施例9
將漂白后的細菌纖維素，按照IOmm的速度喂入一對直徑為20mm的握持羅拉之間。然后經(jīng)過經(jīng)針狀、超硬、彈性不銹鋼絲或合金絲拋光輪等構(gòu)成的針刺輥表面針狀梳理針刺高·速穿刺、割裂以及梳理作用，將細菌纖維素濕膜變成細菌纖維素纖維。經(jīng)過真空冷凍干燥處理后的細菌纖維素超級纖維含水率為3%，直徑為400nm，長度為150mm。然后將細菌纖維素超級纖維金屬金真空濺射涂層預(yù)處理，然后再進行真空蒸鍍金屬鋅，形成細菌纖維素纖維B。將細菌纖維素B按照I: I的質(zhì)量比放入80攝氏度恒溫的胺鹽溶液中，反應(yīng)36小時后形成細菌纖維素纖維C。將細菌纖維素纖維C進行真空金蒸汽鍍處理后即可獲得細菌纖維素基發(fā)電纖維及紗線。一段10厘米長的紗線在超聲波震蕩處理情況下，經(jīng)檢流計檢測到35nA的電流輸出信號。實施例10
將漂白后的細菌纖維素，按照30mm的速度喂入一對直徑為50mm的握持羅拉之間。然后經(jīng)過經(jīng)針狀、超硬、彈性不銹鋼絲或合金絲拋光輪等構(gòu)成的針刺輥表面針狀梳理針刺高速穿刺、割裂以及梳理作用，將細菌纖維素濕膜變成細菌纖維素纖維。經(jīng)過真空冷凍預(yù)處理后的細菌纖維素超級纖維含水率為2%,直徑為320nm,長度為150mm。然后將細菌纖維素超級纖維金屬銀真空濺射涂層預(yù)處理，然后再進行真空濺射金屬鋅，形成細菌纖維素纖維B。將細菌纖維素B按照I: I的質(zhì)量比放入85攝氏度恒溫的胺鹽溶液中，反應(yīng)48小時后形成細菌纖維素纖維C。將細菌纖維素纖維C進行真空濺射銀金屬處理后即可獲得細菌纖維素基發(fā)電纖維及紗線。一段10厘米長的紗線在超聲波震蕩處理情況下，經(jīng)檢流計檢測到40nA的電流輸出信號。實施例11
將漂白后的細菌纖維素，按照50mm的速度喂入一對直徑為80mm的握持羅拉之間。然后經(jīng)過經(jīng)針狀、超硬、彈性不銹鋼絲或合金絲拋光輪等構(gòu)成的針刺輥表面針狀梳理針刺高速穿刺、割裂以及梳理作用，將細菌纖維素濕膜變成細菌纖維素纖維。經(jīng)過真空冷凍干燥處理后的細菌纖維素超級纖維含水率為3%，直徑為250nm，長度為150mm。然后將細菌纖維素超級纖維金屬銅真空濺射涂層預(yù)處理，然后再進行真空磁控濺射金屬鋅，形成細菌纖維素纖維B。將細菌纖維素B按照I: I的質(zhì)量比放入90攝氏度恒溫的胺鹽溶液中，反應(yīng)60小時后形成細菌纖維素纖維C。將細菌纖維素纖維C進行真空磁控濺射銅處理后即可獲得細菌纖維素基發(fā)電纖維及紗線。一段10厘米長的紗線在超聲波震蕩處理情況下，經(jīng)檢流計檢測到38nA的電流輸出信號。
權(quán)利要求
1.一種細菌纖維素基發(fā)電纖維的制備方法，其特種在于，包括如下步驟 (1)將漂白處理后的細菌纖維素濕膜置于一對握持羅拉之間，按照10mnTlOO m/分鐘的速度喂入； (2)從羅拉之間輸出的纖維素膜經(jīng)刺輥表面針刺高速穿刺、割裂以及梳理作用，將細菌纖維素濕膜變成細菌纖維素纖維；將細菌纖維素纖維經(jīng)壓濾機壓濾處理，制備出細菌纖維素超細纖維條；取出后冷凍干燥，待用； (3)將細菌纖維素超細纖維條進行金屬金、銀、銅、鋁中的任意一種金屬真空濺射涂層預(yù)處理，然后再進行鋅真空濺射或蒸鍍處理，得到細菌纖維素B，取出待用； (4)將細菌纖維素B放入胺鹽溶液，反應(yīng)一段時間，形成細菌纖維素C，取出后冷凍干燥，然后60-100°C熱環(huán)境中放置,待用； (5)將細菌纖維素C進行金屬鍍層導(dǎo)電處理；制備出具有發(fā)電性能的細菌纖維素纖維。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的細菌纖維素基發(fā)電纖維的制備方法，其特種在于步驟(I)中所使用的握持羅拉的直徑為2(T3000mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的細菌纖維素基發(fā)電纖維的制備方法，其特種在于步驟(I)中所使用的握持羅拉的直徑為5(Tl000mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的細菌纖維素基發(fā)電纖維的制備方法，其特種在于步驟(2)中經(jīng)過壓濾處理的細菌纖維素超級纖維的含水率在15°/Γ50000%之間，超細纖維的直徑在l(T500nm，超細纖維長度在200nnT200mm之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的細菌纖維素基發(fā)電纖維的制備方法，其特種在于步驟(2)中經(jīng)過壓濾處理的細菌纖維素超級纖維的含水率在50°/Γ5000%之間，超細纖維的直徑在30 300nm,超細纖維長度在500nm^1 OOmm之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的細菌纖維素基發(fā)電纖維的制備方法，其特種在于步驟(4)中所述的胺鹽溶液為六亞甲基四胺、尿素、氨水、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺溶液的一種或他們的混合溶液，溶液中胺離子濃度為O. Olmol/L，細菌纖維素B和所放入的胺鹽溶液的質(zhì)量比為1:1-1:10，反應(yīng)溫度2(Tl00°C，反應(yīng)時間為I 1小時。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的細菌纖維素基發(fā)電纖維的制備方法，其特種在于步驟(5)中所述的將細菌纖維素C進行金屬鍍層導(dǎo)電處理為Pt、Au、Cu、Al、Zn或Ag中的任意一種金屬的真空濺射或真空蒸鍍或真空磁控濺射金屬鍍層導(dǎo)電處理。
8.—種細菌纖維素基發(fā)電紗線的制備方法，其特征在于采用權(quán)利要求I所述的細菌纖維素基發(fā)電纖維紡紗得到紗線。
全文摘要
一種細菌纖維素基發(fā)電纖維的制備方法，將細菌纖維素超細纖維條進行金屬金、銀、銅、鋁等真空濺射涂層，然后再進行金屬鋅真空濺射或蒸鍍處理，得到細菌纖維素B，取出待用；將細菌纖維素B放入胺鹽溶液，反應(yīng)一段時間，形成細菌纖維素C；將細菌纖維素C進行金屬化導(dǎo)電處理；制備出具有發(fā)電性能的細菌纖維素纖維。本發(fā)明方法所制成的成品為細菌纖維素基發(fā)電纖維及紗線，可通過現(xiàn)有的紡織織造技術(shù)進行深入加工。形成不同規(guī)模尺度的機械發(fā)電組件，廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、體內(nèi)植入生物芯片、汽車、建筑、軍事的等對自發(fā)電組件有著不同尺寸功率要求的領(lǐng)域。
文檔編號D01D5/42GK102899888SQ201210412670
公開日2013年1月30日 申請日期2012年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月25日
發(fā)明者張迎晨, 吳紅艷 申請人:中原工學(xué)院