本發(fā)明屬于可穿戴電子技術領域，涉及一種釓鋯鎳合金/大豆纖維電子導線的制備方法。
背景技術：
智能服是可穿戴設備中一種常見的表現(xiàn)形式，為保證穿戴的舒適性，智能服在生產(chǎn)過程中通常選取柔軟的織物材料，被監(jiān)測者將此類衣物穿在身上，可以采集得到基本的生理信號。1996年10月，美國佐治亞理工學院進行了穿戴式主板方面的研究，并據(jù)此提出了智慧衫的概念。該項研究的最初目的是應用于軍事領域，主要是為了提供更為快捷的戰(zhàn)時醫(yī)療救護等服務。目前，在美國Sensatex公司的參與下，該項發(fā)明已經(jīng)產(chǎn)品化為“智能襯衫”。這種智能襯衫可以實時監(jiān)測穿戴者的心電、血壓以及卡路里消耗量等多項生理參數(shù)，該襯衫以金屬纖維和柔性光纖為數(shù)據(jù)總線，生產(chǎn)時，數(shù)據(jù)總線呈螺旋狀編織在布料當中，檢測到的生理信號通過與數(shù)據(jù)總線相連的T型連接器傳送到襯衫下面的發(fā)送器中，處理后的數(shù)據(jù)存儲在腰部的存儲芯片中或者通過無線網(wǎng)絡進行傳輸，然后顯示到智能手機、家庭和個人計算機或者手腕監(jiān)視器上，一旦遇到緊急情況，可以迅速發(fā)出警告或者求救信號。另外襯衫衣領中還內置了一個全球定位系統(tǒng)接收器，可以對穿戴者進行實時跟蹤，從而保證了救治工作的及時性。
大豆蛋白纖維屬于再生植物蛋白纖維類，是以榨過油的大豆豆粕為原料，利用生物工程技術，提取出豆粕中的球蛋白，通過添加功能性助劑，與腈基、羥基等高聚物接枝、共聚、共混，制成一定濃度的蛋白質紡絲液，改變蛋白質空間結構，經(jīng)濕法紡絲而成。其有著羊絨般的柔軟手感，蠶絲般的柔和光澤，棉的保暖性和良好的親膚性等優(yōu)良性能，被譽為“新世紀的健康舒適纖維”。大豆蛋白纖維與各種天然纖維，化學纖維混紡/交織的機織面料，在襯衫面料、家用紡織品面料等領域已開發(fā)了系列產(chǎn)品，并體現(xiàn)出了絲般光澤、絨般手感的顯著特點，具有巨大的市場前景。
用于可穿戴服裝的電子導線，由于與身體長時間接觸，安全問題一直存在風險，特別是含金屬電子導電的應用，在人體汗液環(huán)境中，電子導線金屬離子的溢出，對人體不利。本發(fā)明是在大豆表面被覆一層釓鋯鎳合金層，核心工藝是在銅鈷復合催化活化下，在化學鍍溶液中，稀土元素釓進入鋯鎳合金的晶格中，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，釓鋯鎳合金/大豆纖維電子導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；釓鋯鎳合金/大豆纖維電子導線的電導率高于銅，達到8×107S/m以上，是目前所有導電大豆纖維復合材料中最好的。綜上所述，本發(fā)明提出的釓鋯鎳合金/大豆纖維電子導線的制備方法具有突出的實質性特點和顯著的進步，即具備創(chuàng)造性。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明屬于可穿戴電子領域，涉及一種釓鋯鎳合金/大豆纖維電子導線的制備方法。該制備方法的步驟如下：
1)將大豆纖維依次用重量百分比濃度為10％的氨水溶液、5％的雙氧水溶液、去離子水洗凈、烘干。
2)將洗凈的大豆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，得改性大豆纖維；其中改性劑溶液的配方是溶劑為去離子水，溶液中各種溶質濃度分別為：β-環(huán)糊精濃度3～6g/L，甲基丙烯酸甲酯濃度9～12g/L，過氧化叔丁醇濃度1～3g/L，四氫呋喃濃度100～200g/L。
3)將改性大豆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5％的硼氫化鉀水溶液中10分鐘，取出，洗凈，得活化大豆纖維；其中活化劑溶液的配方是溶劑為去離子水，溶液中各種溶質濃度分別為：三氯化鈷濃度20～30g/L，硫酸銅濃度20～30g/L，氨三乙酸三鈉濃度20～30g/L。
4)將活化大豆纖維置于釓鋯鎳化學鍍溶液中，于25℃化學鍍3小時，取出洗凈，烘干，得釓鋯鎳合金/大豆纖維電子導線。其中釓鋯鎳化學鍍溶液的配方是溶劑為去離子水，溶液中各種溶質濃度分別為：硝酸釓濃度20～30g/L；硫酸鎳濃度20～30g/L；硝酸鋯濃度40～60g/L；碳酸氫鈉濃度30～60g/L；氨三乙酸三鈉濃度60～90g/L；二甲氨基硼烷濃度3～6g/L；乙二酸銨濃度6～9g/L。
5)釓鋯鎳合金/大豆纖維電子導線測試表征。將釓鋯鎳合金/大豆纖維電子導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)測試電子導線的元素含量，計算釓、鋯、鎳離子的溢出率；以四探針測試儀測試電子導線的電導率。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，Na2HPO40.06g/L，KH2PO4 0.06g/L，MgSO4.7H2O 0.2g/L,葡萄糖1g/L。
釓鋯鎳合金/大豆纖維電子導線可用于可穿戴服裝，應用前景明朗，市場潛力巨大。
具體實施方式
下面通過實施例進一步描述本發(fā)明
實施例1
將大豆纖維依次用重量百分比濃度為10％的氨水溶液、5％的雙氧水溶液、去離子水洗凈、烘干。
將3.2gβ-環(huán)糊精，9.4g甲基丙烯酸甲酯，2.6g過氧化叔丁醇溶于161g四氫呋喃中，添加去離子水，配成體積為1L的改性劑溶液。
將洗凈的大豆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，得改性大豆纖維。
將23.1g三氯化鈷，23.5g硫酸銅，25.5g氨三乙酸三鈉溶于500mL去離子水中，再稀釋成體積為1L的活化劑溶液。
將改性大豆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5％的硼氫化鉀水溶液中10分鐘，取出，洗凈，得活化大豆纖維。
將27.5g硝酸釓，26.5g硫酸鎳，45.5g硝酸鋯，54.5g碳酸氫鈉，73.5g氨三乙酸三鈉，4.6g二甲氨基硼烷，8.4g乙二酸銨溶于500mL去離子水中，再稀釋成體積為1L的釓鋯鎳化學鍍溶液。
將活化大豆纖維置于釓鋯鎳化學鍍溶液中，于25℃化學鍍3小時，取出洗凈，烘干，得釓鋯鎳合金/大豆纖維電子導線。
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。
將釓鋯鎳合金/大豆纖維電子導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)測試電子導線的元素含量，計算釓、鋯、鎳離子的溢出率分別為0.17ppm、0.31ppm、0.19ppm；以四探針測試儀測試電子導線的電導率為8.1×107S/m。
實施例2
將大豆纖維依次用重量百分比濃度為10％的氨水溶液、5％的雙氧水溶液、去離子水洗凈、烘干。
將4.1gβ-環(huán)糊精，10.9g甲基丙烯酸甲酯，2.2g過氧化叔丁醇溶于158g四氫呋喃中，添加去離子水，配成體積為1L的改性劑溶液。
將洗凈的大豆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，得改性大豆纖維。
將25.5g三氯化鈷，23.1g硫酸銅，21.1g氨三乙酸三鈉溶于500mL去離子水中，再稀釋成體積為1L的活化劑溶液。
將改性大豆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5％的硼氫化鉀水溶液中10分鐘，取出，洗凈，得活化大豆纖維。
將26.4g硝酸釓，26.9g硫酸鎳，58.4g硝酸鋯，53.2g碳酸氫鈉，81.6g氨三乙酸三鈉，4.6g二甲氨基硼烷，6.1g乙二酸銨溶于500mL去離子水中，再稀釋成體積為1L的釓鋯鎳化學鍍溶液。
將活化大豆纖維置于釓鋯鎳化學鍍溶液中，于25℃化學鍍3小時，取出洗凈，烘干，得釓鋯鎳合金/大豆纖維電子導線。
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。
將釓鋯鎳合金/大豆纖維電子導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)測試電子導線的元素含量，計算釓、鋯、鎳離子的溢出率分別為0.18ppm、0.12ppm、0.21ppm；以四探針測試儀測試電子導線的電導率為8.4×107S/m。
實施例3
將大豆纖維依次用重量百分比濃度為10％的氨水溶液、5％的雙氧水溶液、去離子水洗凈、烘干。
將6gβ-環(huán)糊精，12g甲基丙烯酸甲酯，3g過氧化叔丁醇溶于200g四氫呋喃中，添加去離子水，配成體積為1L的改性劑溶液。
將洗凈的大豆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，得改性大豆纖維。
將30g三氯化鈷，30g硫酸銅，30g氨三乙酸三鈉溶于500mL去離子水中，再稀釋成體積為1L的活化劑溶液。
將改性大豆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5％的硼氫化鉀水溶液中10分鐘，取出，洗凈，得活化大豆纖維。
將30g硝酸釓，30g硫酸鎳，60g硝酸鋯，60g碳酸氫鈉，90g氨三乙酸三鈉，6g二甲氨基硼烷，9g乙二酸銨溶于500mL去離子水中，再稀釋成體積為1L的釓鋯鎳化學鍍溶液。
將活化大豆纖維置于釓鋯鎳化學鍍溶液中，于25℃化學鍍3小時，取出洗凈，烘干，得釓鋯鎳合金/大豆纖維電子導線。
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。
將釓鋯鎳合金/大豆纖維電子導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)測試電子導線的元素含量，計算釓、鋯、鎳離子的溢出率分別為0.25ppm、0.16ppm、0.11ppm；以四探針測試儀測試電子導線的電導率為8.8×107S/m。
實施例4
將大豆纖維依次用重量百分比濃度為10％的氨水溶液、5％的雙氧水溶液、去離子水洗凈、烘干。
將3.4gβ-環(huán)糊精，10.8g甲基丙烯酸甲酯，2.1g過氧化叔丁醇溶于186g四氫呋喃中，添加去離子水，配成體積為1L的改性劑溶液。
將洗凈的大豆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，得改性大豆纖維。
將21.2g三氯化鈷，23.8g硫酸銅，21.2g氨三乙酸三鈉溶于500mL去離子水中，再稀釋成體積為1L的活化劑溶液。
將改性大豆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5％的硼氫化鉀水溶液中10分鐘，取出，洗凈，得活化大豆纖維。
將21.1g硝酸釓，24.3g硫酸鎳，47.5g硝酸鋯，58.7g碳酸氫鈉，76.2g氨三乙酸三鈉，5.5g二甲氨基硼烷，7.9g乙二酸銨溶于500mL去離子水中，再稀釋成體積為1L的釓鋯鎳化學鍍溶液。
將活化大豆纖維置于釓鋯鎳化學鍍溶液中，于25℃化學鍍3小時，取出洗凈，烘干，得釓鋯鎳合金/大豆纖維電子導線。
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。
將釓鋯鎳合金/大豆纖維電子導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)測試電子導線的元素含量，計算釓、鋯、鎳離子的溢出率分別為0.12ppm、0.41ppm、0.11ppm；以四探針測試儀測試電子導線的電導率為8.8×107S/m。。
實施例5
將大豆纖維依次用重量百分比濃度為10％的氨水溶液、5％的雙氧水溶液、去離子水洗凈、烘干。
將3gβ-環(huán)糊精，9g甲基丙烯酸甲酯，1g過氧化叔丁醇溶于100g四氫呋喃中，添加去離子水，配成體積為1L的改性劑溶液。
將洗凈的大豆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，得改性大豆纖維。
將20g三氯化鈷，20g硫酸銅，20g氨三乙酸三鈉溶于500mL去離子水中，再稀釋成體積為1L的活化劑溶液。
將改性大豆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5％的硼氫化鉀水溶液中10分鐘，取出，洗凈，得活化大豆纖維。
將20g硝酸釓，20g硫酸鎳，40g硝酸鋯，30g碳酸氫鈉，60g氨三乙酸三鈉，3g二甲氨基硼烷，6g乙二酸銨溶于500mL去離子水中，再稀釋成體積為1L的釓鋯鎳化學鍍溶液。
將活化大豆纖維置于釓鋯鎳化學鍍溶液中，于25℃化學鍍3小時，取出洗凈，烘干，得釓鋯鎳合金/大豆纖維電子導線。
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。
將釓鋯鎳合金/大豆纖維電子導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)測試電子導線的元素含量，計算釓、鋯、鎳離子的溢出率分別為0.12ppm、0.41ppm、0.11ppm；以四探針測試儀測試電子導線的電導率為8.1×107S/m。