本發(fā)明屬于可穿戴電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鐿錳銅合金/腈綸電子導(dǎo)線的制備方法。

背景技術(shù)：

近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是航空、航天技術(shù)的飛速發(fā)展，對材料的要求越來越來高，傳統(tǒng)材料一旦制成成品，就不可能在使用過程中對其性能實(shí)施動態(tài)監(jiān)控，并且材料只能被動地受環(huán)境的影響，不能針對環(huán)境的變化做出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)。對于這些不足。在上世紀(jì)70年代末80年代初，受自然界生物具備的某些能力的啟發(fā)，美國軍方為提高行器的性能，首先提出了“可穿戴材料”的概念。分為三類：①.消極可穿戴材料，僅具有對外界環(huán)境和刺激感知的能力；②.積極可穿戴材料，具有對外界環(huán)境和刺激感知且反應(yīng)的能力；③.高級可穿戴材料，不僅具有對外界環(huán)境和刺激感知和反應(yīng)的能力，還表現(xiàn)出動態(tài)的自適應(yīng)性。

腈綸是聚丙烯腈或丙烯腈含量大于85％(質(zhì)量百分比)的丙烯腈共聚物制成的合成纖維。常用的第二單體為非離子型單體，如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯等，第三單體為離子型單體如丙烯磺酸鈉和2-亞甲基-1，4-丁二酸等。聚丙烯腈纖維的性能極似羊毛，彈性較好，伸長20％時回彈率仍可保持65％，蓬松卷曲而柔軟，保暖性比羊毛高15％，有合成羊毛之稱。強(qiáng)度22.1～48.5cN/dtex，比羊毛高1～2.5倍。耐曬性能優(yōu)良，露天曝曬一年，強(qiáng)度僅下降20％，可做成窗簾、幕布、篷布、炮衣等。腈綸在內(nèi)部大分結(jié)構(gòu)上很獨(dú)特，呈不規(guī)則的螺旋形構(gòu)象，且沒有嚴(yán)格的結(jié)晶區(qū)，但有高序排列與低序排列之分。

用于可穿戴服裝的電子導(dǎo)線，由于與身體長時間接觸，安全問題一直存在風(fēng)險(xiǎn)，特別是含金屬電子導(dǎo)電的應(yīng)用，在人體汗液環(huán)境中，電子導(dǎo)線金屬離子的溢出，對人體不利。本發(fā)明是在腈綸表面被覆一層鐿錳銅合金層，核心工藝是在鎳鋁復(fù)合催化活化下，在化學(xué)鍍?nèi)芤褐校⊥猎罔O進(jìn)入錳銅合金的晶格中，形成更加致密穩(wěn)定的合金層，經(jīng)180天模擬人體體液腐蝕測試，鐿錳銅合金/腈綸電子導(dǎo)線的金屬離子溢出率小于百萬分之一(1ppm)，說明該材料具有極高的生物環(huán)境可靠性；鐿錳銅合金/腈綸電子導(dǎo)線的電導(dǎo)率高于銅，達(dá)到8×10⁷S/m以上，是目前所有導(dǎo)電腈綸復(fù)合材料中最好的。綜上所述，本發(fā)明提出的鐿錳銅合金/腈綸電子導(dǎo)線的制備方法具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步，即具備創(chuàng)造性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明屬于可穿戴電子領(lǐng)域，涉及一種鐿錳銅合金/腈綸電子導(dǎo)線的制備方法。該制備方法的步驟如下：

1)將腈綸纖維依次用重量百分比濃度為10％的草酸水溶液、5％的雙氧水溶液、去離子水洗凈、烘干；

2)將洗凈的腈綸纖維置于改性劑溶液中30分鐘，取出，置于烘箱中于60℃干燥3小時，冷卻至室溫，得改性腈綸纖維；其中改性劑溶液的配方是溶劑為去離子水，溶液中各種溶質(zhì)濃度分別為：3-巰基丙基三乙氧基硅烷濃度3～6g/L，氰基丙烯酸乙酯濃度9～12g/L，過氧化苯甲酰濃度1～3g/L，丙酮濃度100～200g/L。

3)將改性腈綸纖維置于活化劑溶液中30分鐘，取出，用去離子水洗凈，烘干，再置于重量百分比濃度為3％的硼氫化鈉水溶液中10分鐘，取出，洗凈，得活化腈綸纖維；其中活化劑溶液的配方是溶劑為去離子水，溶液中各種溶質(zhì)濃度分別為：硫酸鋁濃度20～30g/L，硫酸鎳濃度20～30g/L，酒石酸鈉濃度20～30g/L。

4)將活化腈綸纖維置于鐿錳銅化學(xué)鍍?nèi)芤褐校?5℃化學(xué)鍍3小時，取出洗凈，烘干，得鐿錳銅合金/腈綸電子導(dǎo)線。其中鐿錳銅化學(xué)鍍?nèi)芤旱呐浞绞侨軇槿ルx子水，溶液中各種溶質(zhì)濃度分別為：硝酸鐿濃度20～30g/L；硫酸銅濃度20～30g/L；硝酸錳濃度40～60g/L；碳酸氫鈉濃度30～60g/L；酒石酸鈉濃度60～90g/L；二甲氨基硼烷濃度3～6g/L；草酸銨濃度6～9g/L。

5)鐿錳銅合金/腈綸電子導(dǎo)線測試表征。將鐿錳銅合金/腈綸電子導(dǎo)線置于模擬人體體液中，于37℃放置180天，取出，以能量彌散X射線探測器(EDX)測試電子導(dǎo)線的元素含量，計(jì)算鐿、錳、銅離子的溢出率；以四探針測試儀測試電子導(dǎo)線的電導(dǎo)率。其中模擬人體體液各成分含量：NaCl 8g/L，KCl 0.4g/L，NaHCO₃ 0.35g/L，CaCl₂ 0.14g/L，Na₂HPO₄ 0.06g/L，KH₂PO₄ 0.06g/L，MgSO₄.7H₂O 0.2g/L,葡萄糖1g/L。

鐿錳銅合金/腈綸電子導(dǎo)線可用于可穿戴服裝，應(yīng)用前景明朗，市場潛力巨大。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明

實(shí)施例1

將腈綸纖維依次用重量百分比濃度為10％的草酸水溶液、5％的雙氧水溶液、去離子水洗凈、烘干。

將3.3g 3-巰基丙基三乙氧基硅烷，9.4g氰基丙烯酸乙酯，2.5g過氧化苯甲酰溶于166g丙酮中，添加去離子水，配成體積為1L的改性劑溶液。

將洗凈的腈綸纖維置于改性劑溶液中30分鐘，取出，置于烘箱中于60℃干燥3小時，冷卻至室溫，得改性腈綸纖維。

將29.1g硫酸鋁，21.2g硫酸鎳，25.3g酒石酸鈉溶于500mL去離子水中，再稀釋成體積為1L的活化劑溶液。

將改性腈綸纖維置于活化劑溶液中30分鐘，取出，用去離子水洗凈，烘干，再置于重量百分比濃度為3％的硼氫化鈉水溶液中10分鐘，取出，洗凈，得活化腈綸纖維。

將24.8g硝酸鐿，25.8g硫酸銅，46.8g硝酸錳，57.8g碳酸氫鈉，78.1g酒石酸鈉，4.9g二甲氨基硼烷，8.1g草酸銨溶于500mL去離子水中，再稀釋成體積為1L的鐿錳銅化學(xué)鍍?nèi)芤骸?/p>

將活化腈綸纖維置于鐿錳銅化學(xué)鍍?nèi)芤褐?，?5℃化學(xué)鍍3小時，取出洗凈，烘干，得鐿錳銅合金/腈綸電子導(dǎo)線。

將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去離子水中，再稀釋成體積為1L的模擬人體體液。

將鐿錳銅合金/腈綸電子導(dǎo)線置于模擬人體體液中，于37℃放置180天，取出，以能量彌散X射線探測器(EDX)測試電子導(dǎo)線的元素含量，計(jì)算鐿、錳、銅離子的溢出率分別為0.21ppm、0.21ppm、0.23ppm；以四探針測試儀測試電子導(dǎo)線的電導(dǎo)率為8.4×10⁷S/m。

實(shí)施例2

將腈綸纖維依次用重量百分比濃度為10％的草酸水溶液、5％的雙氧水溶液、去離子水洗凈、烘干。

將4.1g 3-巰基丙基三乙氧基硅烷，10.3g氰基丙烯酸乙酯，2.5g過氧化苯甲酰溶于152g丙酮中，添加去離子水，配成體積為1L的改性劑溶液。

將洗凈的腈綸纖維置于改性劑溶液中30分鐘，取出，置于烘箱中于60℃干燥3小時，冷卻至室溫，得改性腈綸纖維。

將27.5g硫酸鋁，29.7g硫酸鎳，23.9g酒石酸鈉溶于500mL去離子水中，再稀釋成體積為1L的活化劑溶液。

將改性腈綸纖維置于活化劑溶液中30分鐘，取出，用去離子水洗凈，烘干，再置于重量百分比濃度為3％的硼氫化鈉水溶液中10分鐘，取出，洗凈，得活化腈綸纖維。

將21.8g硝酸鐿，23.9g硫酸銅，55.4g硝酸錳，57.2g碳酸氫鈉，89.6g酒石酸鈉，4.2g二甲氨基硼烷，6.4g草酸銨溶于500mL去離子水中，再稀釋成體積為1L的鐿錳銅化學(xué)鍍?nèi)芤骸?/p>

將活化腈綸纖維置于鐿錳銅化學(xué)鍍?nèi)芤褐?，?5℃化學(xué)鍍3小時，取出洗凈，烘干，得鐿錳銅合金/腈綸電子導(dǎo)線。

將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去離子水中，再稀釋成體積為1L的模擬人體體液。

將鐿錳銅合金/腈綸電子導(dǎo)線置于模擬人體體液中，于37℃放置180天，取出，以能量彌散X射線探測器(EDX)測試電子導(dǎo)線的元素含量，計(jì)算鐿、錳、銅離子的溢出率分別為0.23ppm、0.41ppm、0.11ppm；以四探針測試儀測試電子導(dǎo)線的電導(dǎo)率為8.1×10⁷S/m。

實(shí)施例3

將腈綸纖維依次用重量百分比濃度為10％的草酸水溶液、5％的雙氧水溶液、去離子水洗凈、烘干。

將6g 3-巰基丙基三乙氧基硅烷，12g氰基丙烯酸乙酯，3g過氧化苯甲酰溶于200g丙酮中，添加去離子水，配成體積為1L的改性劑溶液。

將洗凈的腈綸纖維置于改性劑溶液中30分鐘，取出，置于烘箱中于60℃干燥3小時，冷卻至室溫，得改性腈綸纖維。

將30g硫酸鋁，30g硫酸鎳，30g酒石酸鈉溶于500mL去離子水中，再稀釋成體積為1L的活化劑溶液。

將改性腈綸纖維置于活化劑溶液中30分鐘，取出，用去離子水洗凈，烘干，再置于重量百分比濃度為3％的硼氫化鈉水溶液中10分鐘，取出，洗凈，得活化腈綸纖維。

將30g硝酸鐿，30g硫酸銅，60g硝酸錳，60g碳酸氫鈉，90g酒石酸鈉，6g二甲氨基硼烷，9g草酸銨溶于500mL去離子水中，再稀釋成體積為1L的鐿錳銅化學(xué)鍍?nèi)芤骸?/p>

將活化腈綸纖維置于鐿錳銅化學(xué)鍍?nèi)芤褐校?5℃化學(xué)鍍3小時，取出洗凈，烘干，得鐿錳銅合金/腈綸電子導(dǎo)線。

將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去離子水中，再稀釋成體積為1L的模擬人體體液。

將鐿錳銅合金/腈綸電子導(dǎo)線置于模擬人體體液中，于37℃放置180天，取出，以能量彌散X射線探測器(EDX)測試電子導(dǎo)線的元素含量，計(jì)算鐿、錳、銅離子的溢出率分別為0.32ppm、0.21ppm、0.11ppm；以四探針測試儀測試電子導(dǎo)線的電導(dǎo)率為8.3×10⁷S/m。

實(shí)施例4

將腈綸纖維依次用重量百分比濃度為10％的草酸水溶液、5％的雙氧水溶液、去離子水洗凈、烘干。

將3.1g 3-巰基丙基三乙氧基硅烷，10.4g氰基丙烯酸乙酯，2.7g過氧化苯甲酰溶于162g丙酮中，添加去離子水，配成體積為1L的改性劑溶液。

將洗凈的腈綸纖維置于改性劑溶液中30分鐘，取出，置于烘箱中于60℃干燥3小時，冷卻至室溫，得改性腈綸纖維。

將22.2g硫酸鋁，24.8g硫酸鎳，26.2g酒石酸鈉溶于500mL去離子水中，再稀釋成體積為1L的活化劑溶液。

將改性腈綸纖維置于活化劑溶液中30分鐘，取出，用去離子水洗凈，烘干，再置于重量百分比濃度為3％的硼氫化鈉水溶液中10分鐘，取出，洗凈，得活化腈綸纖維。

將26.1g硝酸鐿，28.3g硫酸銅，42.5g硝酸錳，54.7g碳酸氫鈉，73.9g酒石酸鈉，5.6g二甲氨基硼烷，7.1g草酸銨溶于500mL去離子水中，再稀釋成體積為1L的鐿錳銅化學(xué)鍍?nèi)芤骸?/p>

將活化腈綸纖維置于鐿錳銅化學(xué)鍍?nèi)芤褐?，?5℃化學(xué)鍍3小時，取出洗凈，烘干，得鐿錳銅合金/腈綸電子導(dǎo)線。

將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去離子水中，再稀釋成體積為1L的模擬人體體液。

將鐿錳銅合金/腈綸電子導(dǎo)線置于模擬人體體液中，于37℃放置180天，取出，以能量彌散X射線探測器(EDX)測試電子導(dǎo)線的元素含量，計(jì)算鐿、錳、銅離子的溢出率分別為0.12ppm、0.18ppm、0.28ppm；以四探針測試儀測試電子導(dǎo)線的電導(dǎo)率為8.5×10⁷S/m。。

實(shí)施例5

將腈綸纖維依次用重量百分比濃度為10％的草酸水溶液、5％的雙氧水溶液、去離子水洗凈、烘干。

將3g 3-巰基丙基三乙氧基硅烷，9g氰基丙烯酸乙酯，1g過氧化苯甲酰溶于100g丙酮中，添加去離子水，配成體積為1L的改性劑溶液。

將洗凈的腈綸纖維置于改性劑溶液中30分鐘，取出，置于烘箱中于60℃干燥3小時，冷卻至室溫，得改性腈綸纖維。

將20g硫酸鋁，20g硫酸鎳，20g酒石酸鈉溶于500mL去離子水中，再稀釋成體積為1L的活化劑溶液。

將改性腈綸纖維置于活化劑溶液中30分鐘，取出，用去離子水洗凈，烘干，再置于重量百分比濃度為3％的硼氫化鈉水溶液中10分鐘，取出，洗凈，得活化腈綸纖維。

將20g硝酸鐿，20g硫酸銅，40g硝酸錳，30g碳酸氫鈉，60g酒石酸鈉，3g二甲氨基硼烷，6g草酸銨溶于500mL去離子水中，再稀釋成體積為1L的鐿錳銅化學(xué)鍍?nèi)芤骸?/p>

將活化腈綸纖維置于鐿錳銅化學(xué)鍍?nèi)芤褐?，?5℃化學(xué)鍍3小時，取出洗凈，烘干，得鐿錳銅合金/腈綸電子導(dǎo)線。

將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去離子水中，再稀釋成體積為1L的模擬人體體液。

將鐿錳銅合金/腈綸電子導(dǎo)線置于模擬人體體液中，于37℃放置180天，取出，以能量彌散X射線探測器(EDX)測試電子導(dǎo)線的元素含量，計(jì)算鐿、錳、銅離子的溢出率分別為0.12ppm、0.21ppm、0.36ppm；以四探針測試儀測試電子導(dǎo)線的電導(dǎo)率為8.6×10⁷S/m。