本發(fā)明屬于高導電功能織物領域,具體涉及一種高導電性的mxene基織物的制備方法及應用。
背景技術:
1、近年來,隨著智能可穿戴電子設備的快速發(fā)展,對于具有高導電性、高柔性和良好集成能力的紡織品的需求日趨增長。mxene作為一類新型二維導電材料,具有良好的表面親水性、高導電性等特點,并已經在可穿戴電子信息、能源存儲、能量轉化等方面表現出應用的前景。以高分子纖維作為基本單元構建的織物往往表現出與高分子材料類似的基本物理和化學特性,比如較強的疏水性和惰性的表面特性,因此難以直接將親水的mxene直接與其相互作用,構建穩(wěn)定的界面,從而實現織物的高導電特性。目前的方法是通過對織物或者mxene進行修飾的方法來提高兩者之間的作用力。例如,選用含有特定表面親水基團的織物(acs?appl.mater.interfaces,2020,12,41,46446.),等離子體處理織物表面提高活性基團數量(chem.eng.j.,2022,430,132605.)以及粘結劑處理(j.colloid.interface?sci.,2023,629.508.)等方法來實現mxene在織物表面的穩(wěn)定負載。但是上述方法存在以下幾個問題:首先,對織物或者mxene進行一定的表面修飾往往導致本身功能的衰減或者缺失,使得導電織物的電學功能達不到理想的狀態(tài);其次,生產過程中,額外的處理方式往往導致生產工藝和流程的復雜化,造成大量能源的浪費和效率的降低。
2、因此,為了解決目前二維導電片層修飾功能織物加工過程中流程繁瑣、效率低下、污染較大等問題,亟需優(yōu)化整體加工流程,在實現高效加工的同時保證導電織物的良好電學性能。
技術實現思路
1、本發(fā)明的目的在于針對現階段導電織物加工方法繁瑣,導電劑在功能織物表面負載牢度不夠,導電網絡不連續(xù)等問題,提供一種一種基于ti3c2tx?mxene的高導電織物及簡單且容易實現的制備方法,實現高導電織物的連續(xù)化綠色制備。
2、為實現上述目的,根據本發(fā)明的第一個方面,本發(fā)明采用以下技術方案:
3、一種高導電性的ti3c2tx?mxene基織物,其特征在于:具有mxene納米片表面包裹織物的結構;其中,所述mxene通過施壓條件下摩擦的方式負載。
4、進一步地,所述織物厚度為0.1~5mm,織物結構為機織布、針織布、無紡布或三維編織布。
5、進一步地,織物種類包括棉、滌綸、錦綸、聚四氟乙烯、聚乙烯或聚丙烯織物,或者為以及任意兩種以上上述材料的混編織物。
6、為實現上述目的,根據本發(fā)明的第二個方面,本發(fā)明采用以下技術方案:
7、高導電性的ti3c2tx?mxene基織物的制備方法,其特征在于:具體步驟:
8、(1)織物表面清洗:以去離子水和乙醇作為織物表面清洗的溶劑,將織物在溶劑中多次超聲洗滌多次,除去表面多余顆粒物和油脂,鼓風干燥獲得表面潔凈的織物;
9、(2)mxene的負載:通過一定壓力下打磨機的多次摩擦實現mxene粉體和織物纖維表面的多次相互作用,保證mxene片層和織物表面充分接觸,實現導電層的均勻負載;
10、(3)mxene負載牢度的提升:利用乙醇流體沖洗織物表面,除去織物表面負載牢度較低的mxene片層,從而提升導電織物表面導電層的穩(wěn)定性。
11、(4)導電層連續(xù)性提升:重復步驟(2)、步驟(3),提升mxene的負載量,最終實現mxene在織物表面的導電網絡連續(xù)化均勻負載和導電性的提升,實現mxene基導電織物的規(guī)?;瘶嬛?。
12、進一步地,mxene原料通過氟化鋰/鹽酸體系刻蝕鋁層后離心洗滌至中性獲得。具體描述如下:首先將2.0g氟化鋰和40ml?9.0m鹽酸混合攪拌30min,使其產生氫氟酸,然后加入1.0g?ti3alc2?max粉末,蝕刻48h,便合成了ti3c2tx?mxene納米片。將其放入離心管中,用去離子水洗滌蝕刻粉末,然后反復離心(轉速3500r.p.m.)直到上清液的ph接近6.0。
13、進一步地,所用打磨機底盤為橡膠材質、金屬材質和陶瓷材質,打磨所用壓力范圍為0.01~1mpa,打磨時間為1~10min。
14、進一步地,步驟(3)中,沖洗流體壓力為0.1~5mpa,沖洗時間為1~30s。
15、進一步地,步驟(4)中,重復次數為2~5次。
16、進一步地,步驟(1)中,將織物浸沒于去離子水中,超聲處理5min,將織物撈起,浸沒于乙醇中,超聲處理5min,將超聲后除去表面顆粒雜質和油脂的織物在鼓風烘箱中干燥1h,最終獲得表面潔凈的織物。
17、本發(fā)明通過一定壓力下摩擦的方式將mxene負載于織物表面,方法簡單易行,不需要對織物和mxene進行改性,制備的功能織物導電性能良好。
1.一種高導電性的ti3c2tx?mxene基織物,其特征在于:具有mxene納米片表面包裹織物的結構;其中,所述mxene通過施壓條件下摩擦的方式負載。
2.根據權利要求1所述的一種高導電性的ti3c2tx?mxene基織物,其特征在于,所述織物厚度為0.1~5mm,織物結構為機織布、針織布、無紡布或三維編織布。
3.根據權利要求1所述的一種高導電性的ti3c2tx?mxene基織物,其特征在于,織物種類包括棉、滌綸、錦綸、聚四氟乙烯、聚乙烯或聚丙烯織物,或者為以及任意兩種以上上述材料的混編織物。
4.根據權利要求1所述的高導電性的ti3c2tx?mxene基織物的制備方法,其特征在于:具體步驟:
5.根據權利要求4所述的制備方法,其特征在于,mxene原料通過氟化鋰/鹽酸體系刻蝕鋁層后離心洗滌至中性獲得。
6.根據權利要求4所述的制備方法,其特征在于,所用打磨機底盤為橡膠材質、金屬材質和陶瓷材質,打磨所用壓力范圍為0.01~1mpa,打磨時間為1~10min。
7.根據權利要求4所述的制備方法,其特征在于,步驟(3)中,沖洗流體壓力為0.1~5mpa,沖洗時間為1~30s。
8.根據權利要求3所述的多次負載后洗滌過程以期獲得更為連續(xù)的導電層,其特征在于,步驟(4)中,重復次數為2~5次。