导　　师： 晋刚

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 高导电性和高弹性的导电纤维是可拉伸电子器件的关键部件。然而,复杂的制备工艺、较小的拉伸应变范围等问题极大地制约了新一代可拉伸电子器件的开发与应用。为了解决这些问题,本文基于湿法纺丝技术,通过材料的结构设计,纺丝过程中参数的调控及纤维后处理方法,优化了纤维的纺丝工艺,实现纤维微观结构的控制,得到高弹性和电阻稳定的导电纤维。同时揭示了纤维导电性能和可拉伸性能提高的机理。为新一代可拉伸电子器件的开发与应用提供便利及可操作性。首先,采用湿法纺丝结合热拉伸的技术一步成型聚(3,4-乙撑二氧噻吩)∶聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)导电纤维。通过纺丝过程中参数的调控获得最佳纺丝工艺,其中,纺丝速率为6μL/min,纺丝针头为27G。除此之外,选用非离子型表面活性剂聚乙二醇辛基苯基醚(Triton X-100,简写为TX)和聚合物基表面活性剂聚乙烯-聚乙二醇嵌段共聚物(Polyethylene-block-poly(ethylene glycol),简写为PBP)掺杂及EG蒸气后处理的方法以改变纤维的微观结构以进一步提高纤维的电导率及机械性能。结果表明,通过结合纺丝过程中参数的调控、表面活性剂的掺杂以及乙二醇蒸气后处理的方法,获得了高导电性能的纤维,其电导率最高达1812±90 S/cm。相比于热拉伸的PEDOT:PSS原纤维(314±13 S/cm)和TX掺杂处理的PEDOT:PSS纤维(550±12 S/cm)其电导率分别增加4.7倍和2.5倍。微观结构分析表明纤维电导率的提高主要是由于PEDOT链的结构由苯型结构转变为醌型结构,使PEDOT微晶形成了线状或者拉伸的盘状结构,从而形成较多的导电网络。然而,电机械性能测试表明,纤维的电阻随拉伸应变的增加而增大,且纤维的断裂应变较小,当PBP含量为0.7时,纤维的拉伸性能最好,其断裂应变为36%,相比原纤维提高了1.9倍。为了进一步提高纤维的拉伸性能,采用了同轴湿法纺丝结�

关 键 词： 纤维 核壳纤维 电导率 拉伸性能 多级结构

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