导电纤维是什么（导电纤维的发展历程）

导电纤维是什么

导电纤维通常是指在标准状态下(温度为20℃， 相对湿度为65％)电阻率小于107 Ω．cm的纤维，是全部或部分使用金属或导电性有机物以及防静电剂等导电材料或亚导电材料制成的纤维的统称。

导电纤维的发展历程

• 早期的导电纤维是金属型纤维，但由于金属导电柔性耐弯折性能差，不具备智能纺织品相对较高的力学性能要求，因此较少直接应用于柔性可穿戴智能纺织品中。
• 导电聚合物的发现开创了导电纤维的新纪元。例如，通过Lewis酸AsF5的氧化还原掺杂使聚乙炔(PA)的电导率提高了13个数量级，达到103S／cm，可媲美铜、金等的导电率。
• 随着科学技术的发展，碳系材料优异的机械和电学性能在相关研究中展露。以石墨烯为例，其中的π电子可自由移动，因此石墨烯具有超强导电性。

导电纤维的制备

常见的导电纤维的制备方法主要包括原位制备法、表面处理法、碳处理法。

• 原位制备法
• 原位制备法包括直接纺丝法、掺杂纺丝法和复合纺丝法。其中，复合纺丝法制备的纤维不仅有良好的力学电学性能，而且易与其他纤维抱合，易混纺或交织。

• 表面处理法
• 表面处理法是指通过对合成纤维进行表面处理，主要包括物理浸渍涂覆、镀层、共聚接枝等在基体表面包覆导电物质或形成导电薄膜制备导电纤维。
• 碳处理法
• 利用目前的碳化处理技术深度处理纤维，由于纤维的主链碳原子较多，提高了纤维的导电能力。但同时模量高，缺乏韧性，适用范围有限。

导电纤维的应用研究

• 金属材料纤维。
• 金属本身的硬度大，不具备可穿戴纺织品所需的回弹性和延伸性。在目前研究中，一般采用金属材料与其他材料复合，例如，利用聚氨酯纤维的弹性恢复性和铜合金的导电性，提供了优异的可拉伸性和高导电性。
• 导电聚合物纤维。
• 一般将导电聚合物与其他材料通过湿法、熔融纺丝制备获得复合导电纤维。例如，用导电聚合物PSS和单壁碳纳米管制备的复合纤维，具有优良的力学与电学性能。随着导电聚合物的发展，导电聚合物已经可以单独或与光纤传感器结合，用于温度、压力、电磁辐射的监测。
• 纳米碳材料
• 纳米碳材料分为零维纳米碳球、富勒烯及一维碳纳米管、碳纳米纤维和二维石墨烯等。常被选用作纤维的是碳纳米管和石墨烯。例如，以SBS为基材，多层石墨烯为导电组分制备的柔性导电复合纤维，具有较高的电容性能，较低的功率损耗和较好的柔弹性，在上千次的拉伸循环后仍有90%以上的电容保持率。

结语

导电纤维可用在各种传感器、电容器、驱动器等电子元件的开发和集成上。不仅要满足基础的稳定导电 性，还需要具备作为柔性可穿戴纺织品材料的可拉伸回复性和舒适性等。尽管目前各类可穿戴柔性智能电子产品还处在早期的研发阶段，但将导电纤维与人们日常服装服饰集成将会是可穿戴电子器件的一大发展方向。