00)
[0037] (iii)中等分子量(平均 Mw 200,000-350,000)
[0038] (iv)高分子量(平均 Mw 400, 000-500, 000)
[0039] 盡管在本發(fā)明中可以使用這些中的任一種(或組合),但(ii)低分子量PDADMAC 是優(yōu)選的。商業(yè)上,其以20重量%的在水中的溶液提供。
[0040] 步驟(al)是稱為絲光處理的公知技術(shù)。在常規(guī)的絲光處理中,堿溶液的濃度為10 重量%以上。然而在本發(fā)明中,優(yōu)選的是使用約1重量%的堿溶液。
[0041] 當用堿溶液(如氫氧化鈉溶液)處理纖維時,在纖維表面上陰離子性位點的數(shù)量 增加,這促進了 PDADMAC的更好的吸附。
[0042] 氫氧化鈉造成了織物中纖維素鏈的一定程度的分離,因此增加了用于鍵合的負位 點。因此,可以預(yù)期的是,通過增加在溶液中NaOH的百分重量,負位點的數(shù)量也將增加。然 而,高于3. Omoldm 3的堿處理時,纖維的性質(zhì)看來發(fā)生改變。因此,在一個優(yōu)選的實施方案 中,堿溶液的濃度比這少。
[0043] 應(yīng)當注意的是,預(yù)期其他類型的堿溶液以類似的方式起作用。纖維素系材料的堿 處理稱為絲光處理。然而,可以使用不同的處理增加其他類型織物的表面電荷。
[0044] 隨后可以將纖維紡織成織物(或紡織成其他非導(dǎo)電織物中的導(dǎo)電圖案)。同樣,可 以使用根據(jù)本發(fā)明的方法以利用導(dǎo)電覆層包覆織物中的纖維。
[0045] 包覆有納米銀的織物可以用于廣范圍的應(yīng)用中,如傷口敷料、衛(wèi)生衣物和醫(yī)療應(yīng) 用,在這些情況下細菌的存在是有害的。例如,它可以用于面罩、手術(shù)手套和軍用制服的制 造,在這些情況下傷口的感染可能有嚴重后果。織物紡織品的高撓性允許它們用于健康、休 閑和運動行業(yè)。
[0046] 導(dǎo)電織物也可以用作感覺舒適且無限制的可穿戴傳感器。
[0047] 在本發(fā)明的方法中,納米粒子的制造優(yōu)選通過以下方式同時進行:(1)用還原溶 液潤濕織物和(2)添加金屬鹽溶液,這導(dǎo)致納米粒子形成和它們在纖維上的沉積。這是一 個重要的概念上的優(yōu)點,原因在于納米粒子沉積不需要將整個織物浸入含有納米粒子的溶 液中,。這一納米金屬沉積方法比傳統(tǒng)方法有更成本有效。此外,此方法可以用于選擇性地 沉積銀。通過絲網(wǎng)或噴霧印刷到織物上,這可以用于包括復(fù)雜圖案在內(nèi)的任何類型的電路 設(shè)計。
[0048] 在納米粒子沉積之前,可以使用其他類型的用于包覆織物的聚合物。聚合物可以 具有電荷,并且可以單獨使用或組合使用。此外,本方法可以用于用提供不同性能的其他類 型的納米粒子如銅、二氧化鈦和鋅覆蓋棉紡織品。
[0049] 在無電鍍之前,可以使用不同類型的納米粒子/納米線。取決于應(yīng)用,可以通過其 他類型的材料如Al、Ni和Sn完成無電鍍。
[0050] 本發(fā)明的進一步的發(fā)展可以包括噴霧涂布。
[0051] 在本發(fā)明的第二方面,提供了一種用于使纖維導(dǎo)電的方法,所述方法包括以下步 驟:
[0052] (i)提供一種纖維,在所述纖維的表面處具有負電荷,
[0053] (ii)用堿溶液處理所述纖維,以增加在所述纖維的表面處的所述負電荷,
[0054] (iii)向步驟(ii)的纖維涂敷一種物質(zhì),所述物質(zhì)在所述纖維周圍提供所述物質(zhì) 的層并且將所述纖維的所述表面處的所述電荷從負的改變成正的,
[0055] (iv)將金屬沉積到步驟(iii)的纖維的所述表面上,以使所述表面導(dǎo)電。
[0056] 在本發(fā)明的第三方面中,提供了一種用于將金屬沉積到在表面上具有正電荷的纖 維的表面上的方法,所述方法包括首先將還原劑(如水性硼氫化鈉)涂敷到纖維的表面并 且其次將金屬離子(如硝酸銀)涂敷到纖維的表面,由此將金屬離子還原成金屬粒子(優(yōu) 選具有小于50nm的平均尺寸,最優(yōu)選具有約的平均20nm尺寸)。
[0057] 優(yōu)選地,所用的還原劑的量為在98ml的水中小于7mg(最優(yōu)選6. Img)。
[0058] 附圖簡沐
[0059] 現(xiàn)在將參照附圖描述多個優(yōu)選的實施方案,在附圖中:
[0060] 圖1顯示了通過根據(jù)本發(fā)明的方法處理過的棉織物的一系列掃描電子顯微鏡 (SEM)圖像(3x縮小率);
[0061] 圖2顯示了通過根據(jù)本發(fā)明的、除了省略了絲光處理步驟之外的方法處理過的棉 織物的一系列SEM圖像(3x縮小率);
[0062] 圖3顯示了通過根據(jù)本發(fā)明的、除了省略了涂敷陽離子性聚合物電解質(zhì)步驟之外 的方法處理過的棉織物的一系列SEM圖像(3x縮小率);
[0063] 圖4是顯示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方法的步驟的示意圖;
[0064] 圖5顯示了通過根據(jù)本發(fā)明的方法處理過的另一種棉織物的SEM圖像(及放大的 版本);
[0065] 圖6顯示了通過根據(jù)本發(fā)明的方法處理過的另一種棉織物的SEM圖像(及放大的 版本);
[0066] 圖7是顯示了(使用中的)通過根據(jù)本發(fā)明的方法制得的導(dǎo)電軌道的照片;
[0067] 圖8A顯示了浸入納米銀溶液中的棉纖維的SEM圖像(并非根據(jù)本發(fā)明);且
[0068] 圖8B是圖8A的棉織物在用銅無電鍍之后的照片。
[0069] 實施例1
[0070] 通過以下四階段方法處理棉織物:
[0071] 1?絲光處理
[0072] 2?表面改性
[0073] 3.銀納米粒子的制造和沉積和燒結(jié)
[0074] 4?第二導(dǎo)電層構(gòu)建
[0075] 在圖4中圖示了此實施例的示意圖。
[0076] 1.絲光處理
[0077] 在室溫,用1重量% NaOH水溶液處理棉織物30分鐘,隨后用蒸餾水漂洗。
[0078] 2.表而改件
[0079] 將樣品干燥,并且隨后用0.198重量%的聚-二烯丙基二甲基氯化銨(PDADMAC) 的水溶液涂布它的纖維。這是通過取Ig的20重量%的PDADMC溶液并將其與100mL的水 混合而組成的,使得所得的溶液為0.2g的PDADMAC在IOlml的水中,即0.198重量%。
[0080] 在用該溶液將織物完全潤濕后,將織物在烘箱中在59°C干燥5分鐘,以蒸發(fā)任何 殘留的水分子。應(yīng)當注意,在納米粒子沉積前,可以將織物在室溫自然干燥。
[0081] 3.制浩和沉積
[0082]制備0? 025M(0. 43g/100ml水)的硝酸銀的水溶液。接著,用0? Iml的 L61x10 4M(6.lmg/98ml水)的NaBHz^水溶液將棉織物(I.5g,具有64mm 2的表面積)潤 濕。隨后向織物添加10y1的所述硝酸銀溶液。
[0083] 織物的顏色立即從白色變成呈褐色的顏色,這是納米銀粒子形成的標志。通過動 態(tài)光散射(DLS)檢驗納米粒子的尺寸,為大約20nm。將紡織品在59°C干燥,并且隨后進行 另一次還原步驟,以向織物添加另一層納米粒子。在三次連續(xù)的還原后,棉纖維完全被銀納 米粒子覆蓋。
[0084] 4.第二導(dǎo)電層構(gòu)律
[0085] 在纖維上建立厚度小于IOOnm的導(dǎo)電銀鞘,并且隨后采用無電金屬鍍以使導(dǎo)電層 增厚。具體地,在46°C的溫度進行銅無電鍍25分鐘。當銅厚度為大約1.25微米時,電阻率 為0?IQ/sq。
[0086] 在圖1中示出了所得的處理過的棉纖維的一系列SEM。
[0087] 作為對照,對同樣的棉織物進行該方法,但是省略絲光處理步驟。在后續(xù)的處理步 驟期間,纖維沒有被納米銀粒子完全覆蓋(見圖2)。絲光處理過程在纖維上形成了許多更 負的位點,并且在沒有此步驟的情況下,在后續(xù)步驟中的鍵合的機會減小。
[0088] 通過對同樣的棉織物進行該方法但是不使用任何PDADMAC,進行另一個對照。
[0089] PDADMC起到作為銀粒子和紡織品之間的粘合劑的重要作用,得到更加均勻的緊 密覆層(圖1)。相比之下,使用了絲光處理步驟但沒有使用PDADMAC所制得的紡織品具有 隨機無規(guī)的形貌(圖3)。
[0090] 實施例2
[0091] 為了制造導(dǎo)電織物的第二樣品,重復(fù)以上實施例1的步驟,不同之處在于用聚(丙 烯酰胺-共-二烯