Page 111 - 《精细化工》2022年第6期

第 6 期 张宁仪，等: 纳米银颗粒-聚氨酯导电纤维的制备及拉伸传感应用 ·1177·

导电通路变为了内部，载流子在导电通路中移动时
也会与未切开的纤维有所不同且电阻值略低于经过
3000 次摩擦后纤维的电阻值。通过上述现象可从侧
面说明 3000 次的摩擦虽然破坏了表面的导电通路，
但内部导电通路并未被破坏，内部的纳米银颗粒依

然可以提供相对良好的导电性，从而能够体现内外
图 15 AgNPs-TPU 导电纤维的耐磨性
Fig. 15 Abrasion resistance of AgNPs-TPU conductive fiber 部电路结合为导电纤维提供良好导电性的优点。

从图 15 可以发现，与原样相比，经过 1000 次
耐磨实验的表面纳米银颗粒形态有少许变化，存在
少许磨损，基本导电通路完整。经过 2000 次摩擦实
验后表面除了纳米银颗粒形态有少许变化外，也存

在少许导电通路的断开。经 3000 次摩擦实验后，表
面导电通路被严重破坏，严重损坏了表面纳米银颗 图 16 两个“半圆柱体”“曲面”对齐的实物图
Fig. 16 Images of aligning the “curved surfaces” of two
粒导电层。对 AgNPs-TPU 导电纤维在进行上述耐磨 “half cylinders”
性测试后所测得的电阻进行表征，如表 4 所示。由
表 4 可知，3000 次摩擦后表面导电通路被严重破坏， 3 结论
摩擦对纤维电阻影响较大，而经过 1000 次摩擦对纤
维导电通路破坏较小，对电阻的影响较小。这种程 （1）TPU 纺丝液选用质量分数为 25%的 TPU
度的耐磨性对一般纺织品来说是适用的。 纺丝液，浸渍 20 g/L 的三氟乙酸银溶液并还原。重
复以上操作 4 次，还原时间为 6 h，制得 AgNPs-TPU
表 4 AgNPs-TPU 导电纤维经过摩擦后的电阻值 导电纤维。该制备工艺对设备要求低，可执行性强，
Table 4 Resistance of AgNPs-TPU conductive fiber after 操作简单；所制得的 AgNPs-TPU 导电纤维具备良好
friction
摩擦次数/次 电阻/Ω 的可拉伸性与导电性。
原样 10.79 （2）最佳条件下制得的 AgNPs-TPU 导电纤维
1000 19.39 电阻为 10.79 Ω，抗拉伸强度为 5.14 MPa，断裂伸长
2000 35.97 率为 576.18%，成功将 TPU 的可拉伸性与 AgNPs
3000 209.96 的导电性结合。
（3）AgNPs-TPU 导电纤维在拉伸时电阻可产生
将经过 3000 次摩擦后的 AgNPs-TPU 导电纤维
变化，在 10%、20%、30%、40%及 50%拉伸应变时
纵向切成两半（均匀切成两个“半圆柱体”），然后
该纤维电阻变化率分别为 1.81%、3.28%、13.62%、
将两个半圆柱的“曲面”对齐，如图 16a~c 所示。
31.26%及 87.02%。实现了将拉伸应变信号稳定转化
使数字万用表的电笔夹在两个半圆柱“矩形面”的
为电阻变化的电信号，并且具有一定的可恢复性与
两端来表征经 3000 次摩擦后 AgNPs-TPU 导电纤维
耐磨性，可应用于应变传感领域。
内部导电通路的电导性，即通过将 AgNPs-TPU 导电
纤维切开并将原本位于内部的位置倒转到外部的方 参考文献：
式测试其内部导电通路的导电情况，测得电阻值为 [1] PAN X J (潘晓君), BAO R R (鲍容容), PAN C F (潘曹峰).
195.55 Ω。而经过 3000 次摩擦，AgNPs-TPU 导电纤 Research progress of wearable flexible tactile sensors[J]. Chemical
Journal of Chinese Universities (高等学校化学学报), 2021, 42(8):
维的电阻值为 209.96 Ω，内部导电通路所测的电阻 2359-2373.
值为 195.55 Ω，低于 209.96 Ω。这说明经过 3000 次 [2] LIU Y H (刘银花), LI L (李莉), OUYANG X P (欧阳新平), et al.
Influence of nano silver wire-graphene composite on the properties
的摩擦，AgNPs-TPU 导电纤维内部导电通路的导电
of conductive adhesive[J]. Fine Chemicals (精细化工), 2018, 35(9):
性要优于整体的导电性。同时采用上述相同方法对 1466-1471.
未经摩擦的 AgNPs-TPU 导电纤维内部导电通路的 [3] LU Y X (陆银霞). Research on application progress of conductive
fiber in smart wearable field[J]. Printing and Dyeing Auxiliaries (印
导电情况进行测试，测得电阻值为 182.32 Ω，略低 染助剂), 2021, 38(5): 11-15.
于 3000 次摩擦后纤维电阻值。这是因为将纤维切开 [4] TANG J (汤健), YAN T (闫涛), PAN Z J (潘志娟). Research
内外部翻转，使得纤维的导电通路的结构发生了运 progress of conductive composite fiber based flexible strain sensor[J].
Journal of Textile Research (纺织学报), 2021, 42(5): 168-177.
动，原内部的导电通路现在变为了外部，而外部的 （下转第 1189 页）