專利名稱：一種細(xì)菌纖維素基發(fā)電纖維及紗線的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種細(xì)菌纖維素基發(fā)電纖維及紗線的制備方法，特別是一種能應(yīng)用于微型、高性能電子器械與傳感器的自發(fā)電源的細(xì)菌纖維素基發(fā)電纖維及紗線的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，電已經(jīng)是社會中不可或缺的一部分。我國的電力現(xiàn)狀是都市缺電，偏遠(yuǎn)無電，春秋谷，冬夏峰。雖然國家開啟了西電東送的工程，但是長距離輸電的電力損失和高昂的線路鋪設(shè)費(fèi)用則使電力的成本不降反升。中國電力企業(yè)聯(lián)合會發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2011年我國用電量達(dá)4. 69萬億千瓦時，同比增長11. 7%。2010年電力供需最大缺口為3000萬千瓦；迎峰度夏期間最大缺口為2500萬千瓦。目前，發(fā)電量遠(yuǎn)不能滿足經(jīng)濟(jì)增長的需求。然而發(fā)電裝機(jī)容量還在逐年減少，2011年全國新增發(fā)電裝機(jī)容量超過了 9000萬千瓦，但實(shí)際上有效增加的規(guī)模是減少的。火電是我國發(fā)電主力，然而火電連年虧損使電企失去投資動力和能力，火電投資持續(xù)快速下降，由2005年的2271億元快速減少到2011年的1054億元。氣候的變化導(dǎo)致出現(xiàn)極寒、極熱的天氣及電煤價格持續(xù)高位運(yùn)行也加劇了用電的緊張。因此，今后幾年電力缺口肯定將繼續(xù)擴(kuò)大，預(yù)計(jì)2012年將達(dá)到5000萬千瓦。電能供應(yīng)不足而造成的“硬缺電”現(xiàn)象在所難免。再者偏遠(yuǎn)地區(qū)由于地形和資金，很多地方供電受限制甚至還沒有通電。軍事作戰(zhàn)，遠(yuǎn)足時交流、交通等因?yàn)樗鶖y帶電量有限且不能維持長久，對于人煙稀少的區(qū)域，電力設(shè)備的供應(yīng)也是個問題，目前的大型發(fā)電裝置都比較復(fù)雜且耗能多，小型發(fā)電裝置的制造、回收不當(dāng)都會對環(huán)境造成很大危害。因此，我們現(xiàn)在的技術(shù)需要，即發(fā)電自發(fā)電，以提高電力使用效率，減少電力輸送環(huán)節(jié)，降低成本，從生活中即時獲得我們所需要的電能。微電子與微制造技術(shù)的發(fā)展使無線傳感網(wǎng)和微執(zhí)行器等微系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、體內(nèi)植入生物芯片、汽車、建筑、軍事的等重要領(lǐng)域。隨著研究的深入，微機(jī)電系統(tǒng)的對功能的追求越來越強(qiáng)，對功耗的要求越來越低，而對體積和尺寸則進(jìn)入了納米尺度的研究。納米技術(shù)作為21世紀(jì)的重要的新興科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，在理論和實(shí)踐上正經(jīng)歷著高速發(fā)展。大量的新型納米器件和材料不斷被開發(fā)，為人們的生活帶來更多的便利。同時，也從微電子技術(shù)研究層面為我們帶來了解決能源危機(jī)的清潔技術(shù)。然而納米技術(shù)發(fā)展到今日，大量研究都是集中于開發(fā)高靈敏度、高性能的納米器件，幾乎沒有任何關(guān)于納米尺度的電源系統(tǒng)的研究。但是，應(yīng)用于生物國防等方面的納米傳感器對這種電源的需求因?yàn)榧夹g(shù)的提升而越發(fā)迫切。一般來說這些器件的電源都是直接或者間接的來源于電池。傳感器能從物體內(nèi)自己給自己提供電源，從而同時實(shí)現(xiàn)器件和電源的小型化是研究人員近年來研究的目標(biāo)。自從居里兄弟在石英晶體中發(fā)現(xiàn)壓電效應(yīng)開始，人們便一直致力于將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的研究。常規(guī)壓電材料因?yàn)槠潆妼W(xué)性能，雖然可以形成電勢變化，但并不能像金屬一樣形成具有單向?qū)щ娦缘男ぬ鼗鶆輭荆蚨荒苓_(dá)到能量的聚集到釋放這一過程。因而現(xiàn)在壓電電路一般需要一個復(fù)雜的外接電路來完成電能的輸出。而常規(guī)壓電材料因?yàn)榫w結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜而造成壓電結(jié)構(gòu)并不能做到小型化，更不用說納米尺度的高質(zhì)量壓電結(jié)構(gòu)。但是當(dāng)氧化鋅和氧化硅等金屬氧化物進(jìn)入壓電纖維的研究范疇后，其簡單的化學(xué)成分和晶體結(jié)構(gòu)造就出其純度、尺寸、形貌的易控性。其作為金屬氧化物的導(dǎo)電性和作為壓電材料優(yōu)異的發(fā)電性能，迅速成為當(dāng)今壓電材料研究的重要材料。2006年美國佐治亞理工學(xué)院華裔科學(xué)家王中林領(lǐng)導(dǎo)的科研小組研制出一種能產(chǎn)生電能的新型鍍氧化鋅納米纖維，并在馬達(dá)帶動由于壓電效應(yīng)產(chǎn)生電能；2011年美國和中國的科學(xué)家合作研究出了以氧化鋅納米線為基礎(chǔ)的一種壓電納米發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)了在納米尺·度上把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。不過現(xiàn)在的材料因?yàn)槠淇傮w工作效率的平庸和在潮濕環(huán)境下效率的急劇降低，并不能很好地投入使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目是提供一種細(xì)菌纖維素基發(fā)電纖維及紗線的制備方法。本發(fā)明所制備的納米細(xì)菌纖維素基發(fā)電纖維及紗線可以應(yīng)用到環(huán)境監(jiān)測、體內(nèi)植入生物芯片、汽車、建筑、軍事的等重要需要微型器件與其相對應(yīng)的微型自發(fā)電源的領(lǐng)域。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
本發(fā)明的細(xì)菌纖維素基發(fā)電纖維的制備方法，包括如下步驟
(1)將漂白處理后的細(xì)菌纖維素濕膜置于一對握持羅拉之間，按照10mnTlOO m/分鐘的速度喂入；
(2)從羅拉之間輸出的纖維素膜經(jīng)刺輥表面針刺高速穿刺、割裂以及梳理作用，將細(xì)菌纖維素濕膜變成細(xì)菌纖維素纖維；將細(xì)菌纖維素纖維經(jīng)壓濾機(jī)壓濾處理，制備出15% 50000%含水率的細(xì)菌纖維素超細(xì)纖維條，超細(xì)纖維直徑I(T500nm，超細(xì)纖維長度200nnTl00mm ；
(3)分別配置鋅鹽溶液和堿性溶液，通過共混制備室溫穩(wěn)定的納米ZnO溶膠；(叢顯等溶膠-凝膠法合成納米級ZnO超細(xì)粉末儀器儀表學(xué)報1995 (I) 37-40 ;冉德超等溶膠-凝膠法制備納米氧化鋅的研究進(jìn)展重慶工商大學(xué)學(xué)報2009. 4. 113-116)將細(xì)菌纖維素超細(xì)纖維條浸入納米ZnO溶膠，浸潰得到細(xì)菌纖維素B，取出待用；
(4)將細(xì)菌纖維素B放入胺基鋅鹽溶液，反應(yīng)一段時間，形成細(xì)菌纖維素C；
(5)將細(xì)菌纖維素C進(jìn)行溶液浸泡處理或金屬鍍層導(dǎo)電處理；備出具有發(fā)電性能的細(xì)菌纖維素纖維。步驟(I)中所使用的握持羅拉的直徑為2(T3000mm，優(yōu)選為3(T300mm。步驟(2)中經(jīng)過壓濾處理的細(xì)菌纖維素超級纖維的含水率優(yōu)選在309^3000%之間，超細(xì)纖維的直徑優(yōu)選在3(T300nm，超細(xì)纖維長度優(yōu)選在500nnTl00mm之間。步驟(3)中細(xì)菌纖維素條浸入的溶膠溫度在8(T10(TC之間，浸潰時間為5 IOOmin0步驟(4)中所述的胺基鋅鹽溶液為鋅鹽溶液與胺溶液的混合液，溶液中鋅離子與胺離子濃度均為0. 01mol/L ;細(xì)菌纖維素B和所放入的胺基鋅鹽溶液的質(zhì)量比為1: 1，反應(yīng)溫度8(Tl00°C，反應(yīng)時間為24 72小時。
所述的鋅鹽為硝酸鋅、醋酸鋅、乙酰丙酮鋅或氯化鋅中的任意一種。所述的胺溶液為六亞甲基四胺、尿素、氨水、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺溶液中的任意一種；
細(xì)菌纖維素B和所放入的胺基鋅鹽溶液的質(zhì)量比為1: 1，反應(yīng)溫度8(Tl00°C，反應(yīng)時間為24 72小時。步驟(5)處理時間為24 72小時，所述的溶液浸泡處理為碳納米管、石墨烯、聚苯胺納米纖維、聚芘咯納米纖維醇溶液中的一種或他們的混合液處理，濃度為1%.與細(xì)菌纖維素纖維的質(zhì)量比為1:1.
采用本發(fā)明所述的細(xì)菌纖維素基發(fā)電纖維紡紗得到本發(fā)明的細(xì)菌纖維素基發(fā)電紗線。本發(fā)明所制成的成品為細(xì)菌纖維素基發(fā)電纖維及紗線，可通過現(xiàn)有的紡織織造技術(shù)進(jìn)行深入加工?？梢孕纬刹煌?guī)模尺度的機(jī)械發(fā)電組件，廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、體內(nèi)植入生物芯片、汽車、建筑、軍事的等對自發(fā)電組件有著不同尺寸功率要求的領(lǐng)域。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。實(shí)施例1
本實(shí)施例的細(xì)菌纖維素基發(fā)電纖維的制備方法，包括如下步驟
(I)將漂白處理后的細(xì)菌纖維素濕膜置于一對握持羅拉之間，按照10 mm m/分鐘的速度喂入；所使用的握持羅拉的直徑為20mm。(2)從羅拉之間輸出的纖維素膜經(jīng)刺輥表面針刺高速穿刺、割裂以及梳理作用，將細(xì)菌纖維素濕膜變成細(xì)菌纖維素纖維；將細(xì)菌纖維素纖維經(jīng)壓濾機(jī)壓濾處理，制備出細(xì)菌纖維素超細(xì)纖維條；經(jīng)過壓濾處理的細(xì)菌纖維素超級纖維的含水率在15%%之間，超細(xì)纖維的直徑在IOnm,超細(xì)纖維長度在200nmmm之間。(3)分別配置鋅鹽溶液和堿性溶液，通過共混制備室溫穩(wěn)定的納米ZnO溶膠；將細(xì)菌纖維素超細(xì)纖維條浸入納米ZnO溶膠，浸潰得到細(xì)菌纖維素B，取出后冷凍干燥，待用；
(4)將細(xì)菌纖維素B放入胺基鋅鹽溶液，反應(yīng)一段時間，形成細(xì)菌纖維素C，取出后冷凍干燥，然后60°C熱環(huán)境中放置，待用；步驟(4)中所述的胺基鋅鹽溶液為鋅鹽溶液與胺溶液的混合液，溶液中鋅離子與胺離子濃度均為0. 01mol/L ;細(xì)菌纖維素B和所放入的胺基鋅鹽溶液的質(zhì)量比為1:1，反應(yīng)溫度80°C，反應(yīng)時間為72小時。所述的鋅鹽為硝酸鋅，所述的胺溶液為六亞甲基四胺溶液溶液。(5)將細(xì)菌纖維素C進(jìn)行溶液浸泡導(dǎo)電處理；制備出具有發(fā)電性能的細(xì)菌纖維素纖維。處理時間為72小時，所述的溶液浸泡處理為碳納米管、石墨烯、聚苯胺納米纖維、聚芘咯納米纖維醇溶液中的一種或他們的混合液處理，濃度為1%，與細(xì)菌纖維素纖維的質(zhì)量比為1:1。采用得到的細(xì)菌纖維素基發(fā)電纖維紡紗得到本發(fā)明的細(xì)菌纖維素基發(fā)電紗線。一段10厘米長的紗線在超聲波震蕩處理情況下，經(jīng)檢流計(jì)檢測到27nA的電流輸出信號。實(shí)施例2
本實(shí)施例的細(xì)菌纖維素基發(fā)電纖維的制備方法，包括如下步驟
(I)將漂白處理后的細(xì)菌纖維素濕膜置于一對握持羅拉之間，按照100 m/分鐘的速度喂入；所使用的握持羅拉的直徑為3000mm。
(2)從羅拉之間輸出的纖維素膜經(jīng)刺輥表面針刺高速穿刺、割裂以及梳理作用，將細(xì)菌纖維素濕膜變成細(xì)菌纖維素纖維；將細(xì)菌纖維素纖維經(jīng)壓濾機(jī)壓濾處理，制備出細(xì)菌纖維素超細(xì)纖維條；經(jīng)過壓濾處理的細(xì)菌纖維素超級纖維的含水率在50000%之間，超細(xì)纖維的直徑在500nm，超細(xì)纖維長度在200mm之間。(3)分別配置鋅鹽溶液和堿性溶液，通過共混制備室溫穩(wěn)定的納米ZnO溶膠；將細(xì)菌纖維素超細(xì)纖維條浸入納米ZnO溶膠，浸潰得到細(xì)菌纖維素B，取出后冷凍干燥，待用；
(4)將細(xì)菌纖維素B放入胺基鋅鹽溶液，反應(yīng)一段時間，形成細(xì)菌纖維素C，取出后冷凍干燥，然后100°C熱環(huán)境中放置，待用；步驟(4)中所述的胺基鋅鹽溶液為鋅鹽溶液與胺溶液的混合液，溶液中鋅離子與胺離子濃度均為0. 01mol/L ;細(xì)菌纖維素B和所放入的胺基鋅鹽溶液的質(zhì)量比為1:1，反應(yīng)溫度100°C，反應(yīng)時間為24小時。所述的鋅鹽為醋酸鋅,所述的胺溶液為尿素溶液。(5)將細(xì)菌纖維素C進(jìn)行溶液浸泡導(dǎo)電處理；制備出具有發(fā)電性能的細(xì)菌纖維素纖維。處理時間為24小時，所述的溶液浸泡處理為碳納米管、石墨烯、聚苯胺納米纖維、聚芘咯納米纖維醇溶液中的一種或他們的混合液處理，濃度為1%，與細(xì)菌纖維素纖維的質(zhì)量比為1:1。采用得到的細(xì)菌纖維素基發(fā)電纖維紡紗得到本發(fā)明的細(xì)菌纖維素基發(fā)電紗線。一段10厘米長的紗線在超聲波震蕩處理情況下，經(jīng)檢流計(jì)檢測到32nA的電流輸出信號。實(shí)施例3
本實(shí)施例的細(xì)菌纖維素基發(fā)電纖維的制備方法，包括如下步驟
(I)將漂白處理后的細(xì)菌纖維素濕膜置于一對握持羅拉之間，按照50 m/分鐘的速度喂A ;所使用的握持羅拉的直徑為1000mm。(2)從羅拉之間輸出的纖維素膜經(jīng)刺輥表面針刺高速穿刺、割裂以及梳理作用，將細(xì)菌纖維素濕膜變成細(xì)菌纖維素纖維；將細(xì)菌纖維素纖維經(jīng)壓濾機(jī)壓濾處理，制備出細(xì)菌纖維素超細(xì)纖維條；經(jīng)過壓濾處理的細(xì)菌纖維素超級纖維的含水率在500%之間，超細(xì)纖維的直徑在200nm，超細(xì)纖維長度在IOOmm之間。(3)分別配置鋅鹽溶液和堿性溶液，通過共混制備室溫穩(wěn)定的納米ZnO溶膠；將細(xì)菌纖維素超細(xì)纖維條浸入納米ZnO溶膠，浸潰得到細(xì)菌纖維素B，取出后冷凍干燥，待用；
(4)將細(xì)菌纖維素B放入胺基鋅鹽溶液，反應(yīng)一段時間，形成細(xì)菌纖維素C，取出后冷凍干燥，然后80°C熱環(huán)境中放置，待用；步驟(4)中所述的胺基鋅鹽溶液為鋅鹽溶液與胺溶液的混合液，溶液中鋅離子與胺離子濃度均為0. 01mol/L ;細(xì)菌纖維素B和所放入的胺基鋅鹽溶液的質(zhì)量比為1:1，反應(yīng)溫度90°C，反應(yīng)時間為56小時。所述的鋅鹽為乙酰丙酮鋅，所述的胺溶液為氨水。(5)將細(xì)菌纖維素C進(jìn)行溶液浸泡導(dǎo)電處理；制備出具有發(fā)電性能的細(xì)菌纖維素纖維。處理時間為40小時，所述的溶液浸泡處理為碳納米管、石墨烯、聚苯胺納米纖維、聚芘咯納米纖維醇溶液中的一種或他們的混合液處理，濃度為1%，與細(xì)菌纖維素纖維的質(zhì)量比為1:1。采用得到的細(xì)菌纖維素基發(fā)電纖維紡紗得到本發(fā)明的細(xì)菌纖維素基發(fā)電紗線。一段10厘米長的紗線在超聲波震蕩處理情況下，經(jīng)檢流計(jì)檢測到29nA的電流輸出信號。實(shí)施例4 本實(shí)施例的細(xì)菌纖維素基發(fā)電纖維的制備方法，包括如下步驟
(I)將漂白處理后的細(xì)菌纖維素濕膜置于一對握持羅拉之間，按照80m/分鐘的速度喂A ;所使用的握持羅拉的直徑為1000mm。(2)從羅拉之間輸出的纖維素膜經(jīng)刺輥表面針刺高速穿刺、割裂以及梳理作用，將細(xì)菌纖維素濕膜變成細(xì)菌纖維素纖維；將細(xì)菌纖維素纖維經(jīng)壓濾機(jī)壓濾處理，制備出細(xì)菌纖維素超細(xì)纖維條；經(jīng)過壓濾處理的細(xì)菌纖維素超級纖維的含水率在120%之間，超細(xì)纖維的直徑在200nm，超細(xì)纖維長度在800nm之間。(3)分別配置鋅鹽溶液和堿性溶液，通過共混制備室溫穩(wěn)定的納米ZnO溶膠；將細(xì)菌纖維素超細(xì)纖維條浸入納米ZnO溶膠，浸潰得到細(xì)菌纖維素B，取出后冷凍干燥，待用；
所述的鋅鹽為氯化鋅，所述的胺溶液為三乙醇胺溶液中的任意一種。(4)將細(xì)菌纖維素B放入胺基鋅鹽溶液，反應(yīng)一段時間，形成細(xì)菌纖維素C，取出后冷凍干燥，然后70°C熱環(huán)境中放置,待用；步驟(4)中所述的胺基鋅鹽溶液為鋅鹽溶液與胺溶液的混合液，溶液中鋅離子與胺離子濃度均為0. 01mol/L ;細(xì)菌纖維素B和所放入的胺基鋅鹽溶液的質(zhì)量比為1: 1，反應(yīng)溫度85°C，反應(yīng)時間為60小時。(5)將細(xì)菌纖維素C進(jìn)行溶液浸泡導(dǎo)電處理；制備出具有發(fā)電性能的細(xì)菌纖維素纖維。處理時間為30小時，所述的溶液浸泡處理為碳納米管、石墨烯、聚苯胺納米纖維、聚芘咯納米纖維醇溶液中的一種或他們的混合液處理，濃度為1%，與細(xì)菌纖維素纖維的質(zhì)量比為1:1。采用得到的細(xì)菌纖維素基發(fā)電纖維紡紗得到本發(fā)明的細(xì)菌纖維素基發(fā)電紗線。一段10厘米長的紗線在超聲波震蕩處理情況下，經(jīng)檢流計(jì)檢測到25nA的電流輸出信號。實(shí)施例5
將漂白后的細(xì)菌纖維素，按照IOmm/分鐘的速度喂入一對直徑為20mm的握持羅拉之間。然后經(jīng)過經(jīng)針狀、超硬、彈性不銹鋼絲或合金絲拋光輪等構(gòu)成的針刺輥表面針狀梳理針刺高速穿刺、割裂以及梳理作用，將細(xì)菌纖維素濕膜變成細(xì)菌纖維素纖維。經(jīng)過處理后的細(xì)菌纖維素超級纖維含水率為80%，直徑為400nm，長度為150mm。然后將細(xì)菌纖維素超級纖維分別浸入配制完成的鋅鹽溶液和堿性溶液。然后通過共混制備室溫穩(wěn)定的納米ZnO溶膠。將經(jīng)過浸液處理的細(xì)菌纖維素纖維浸入80攝氏度的納米氧化鋅溶膠中，經(jīng)過15分鐘的浸入處理，形成細(xì)菌纖維素纖維B。將細(xì)菌纖維素B按照1:1的質(zhì)量比放入80攝氏度恒溫的氨基鋅鹽溶液中，反應(yīng)36小時后形成細(xì)菌纖維素纖維C。將細(xì)菌纖維素纖維C進(jìn)行24小時的碳納米管溶液浸泡處理后即可獲得細(xì)菌纖維素基發(fā)電纖維及紗線。一段10厘米長的紗線在超聲波震蕩處理情況下，經(jīng)檢流計(jì)檢測到25nA的電流輸出信號。實(shí)施例6
將漂白后的細(xì)菌纖維素，按照30mm/分鐘的速度喂入一對直徑為50mm的握持羅拉之間。然后經(jīng)過經(jīng)針狀、超硬、彈性不銹鋼絲或合金絲拋光輪等構(gòu)成的針刺輥表面針狀梳理針刺高速穿刺、割裂以及梳理作用，將細(xì)菌纖維素濕膜變成細(xì)菌纖維素纖維。經(jīng)過處理后的細(xì)菌纖維素超級纖維含水率為68%，直徑為320nm，長度為150mm。然后將細(xì)菌纖維素超級纖維分別浸入配制完成的鋅鹽溶液和堿性溶液。然后通過共混制備室溫穩(wěn)定的納米ZnO溶膠。將經(jīng)過浸液處理的細(xì)菌纖維素纖維浸入90攝氏度的納米氧化鋅溶膠中，經(jīng)過30分鐘的浸入處理，形成細(xì)菌纖維素纖維B。將細(xì)菌纖維素B按照1:1的質(zhì)量比放入85攝氏度恒溫的氨基鋅鹽溶液中，反應(yīng)48小時后形成細(xì)菌纖維素纖維C。將細(xì)菌纖維素纖維C進(jìn)行36小時的石墨烯溶液浸泡處理后即可獲得細(xì)菌纖維素基發(fā)電纖維及紗線。一段10厘米長的紗線在超聲波震蕩處理情況下，經(jīng)檢流計(jì)檢測到30nA的電流輸出信號。實(shí)施例7
將漂白后的細(xì)菌纖維素，按照50mm/分鐘的速度喂入一對直徑為80mm的握持羅拉之間。然后經(jīng)過經(jīng)針狀、超硬、彈性不銹鋼絲或合金絲拋光輪等構(gòu)成的針刺輥表面針狀梳理針刺高速穿刺、割裂以及梳理作用，將細(xì)菌纖維素濕膜變成細(xì)菌纖維素纖維。經(jīng)過處理后的細(xì)菌纖維素超級纖維含水率為60%，直徑為250nm，長度為150mm。然后將細(xì)菌纖維素超級纖維分別浸入配制完成的鋅鹽溶液和堿性溶液。然后通過共混制備室溫穩(wěn)定的納米ZnO溶膠。將經(jīng)過浸液處理的細(xì)菌纖維素纖維浸入95攝氏度的納米氧化鋅溶膠中，經(jīng)過40分鐘的浸入處理，形成細(xì)菌纖維素纖維B。將細(xì)菌纖維素B按照1:1的質(zhì)量比放入90攝氏度恒溫的氨基鋅鹽溶液中，反應(yīng)60小時后形成細(xì)菌纖維素纖維C。將細(xì)菌纖維素纖維C進(jìn)行48小時的聚苯胺納米纖維溶液浸泡處理后即可獲得細(xì)菌纖維素基發(fā)電纖維及紗線。一段10厘米長的紗線在超聲波震蕩處理情況下，經(jīng)檢流計(jì)檢測到28nA的電流輸出信號。 實(shí)施例8
本實(shí)施例的細(xì)菌纖維素基發(fā)電纖維的制備方法，其特種在于，包括如下步驟
(I)將漂白處理后的細(xì)菌纖維素濕膜置于一對握持羅拉之間，按照10 mnTlOO m/分鐘的速度喂入；所使用的握持羅拉的直徑為2(T3000mm。(2)從羅拉之間輸出的纖維素膜經(jīng)刺輥表面針刺高速穿刺、割裂以及梳理作用，將細(xì)菌纖維素濕膜變成細(xì)菌纖維素纖維；將細(xì)菌纖維素纖維經(jīng)壓濾機(jī)壓濾處理，制備出細(xì)菌纖維素超細(xì)纖維條；經(jīng)過壓濾處理的細(xì)菌纖維素超級纖維的含水率在159^50000%之間，超細(xì)纖維的直徑在l(T500nm，超細(xì)纖維長度在200nnT200mm之間。(3)分別配置鋅鹽溶液和堿性溶液，通過共混制備室溫穩(wěn)定的納米ZnO溶膠；將細(xì)菌纖維素超細(xì)纖維條浸入納米ZnO溶膠，浸潰得到細(xì)菌纖維素B，取出后冷凍干燥，待用；步驟(3)中細(xì)菌纖維素條浸入的溶膠溫度在8(TlO(rC之間，浸潰時間為5 100min。(4)將細(xì)菌纖維素B放入胺基鋅鹽溶液，反應(yīng)一段時間，形成細(xì)菌纖維素C，取出后冷凍干燥，然后60-100度熱環(huán)境中放置，待用；所述的胺基鋅鹽溶液為鋅鹽溶液與胺溶液的混合液，溶液中鋅離子與胺離子濃度均為0. 01mol/L ;細(xì)菌纖維素B和所放入的胺基鋅鹽溶液的質(zhì)量比為1:1，反應(yīng)溫度8(Tl00°C，反應(yīng)時間為24 72小時。(5)將細(xì)菌纖維素C進(jìn)行溶液浸泡導(dǎo)電處理；制備出具有發(fā)電性能的細(xì)菌纖維素纖維，所述的溶液浸泡處理為碳納米管、石墨烯、聚苯胺納米纖維、聚芘咯納米纖維醇溶液中的一種或他們的混合液處理，濃度為1%，與細(xì)菌纖維素纖維的質(zhì)量比為1:1。采用得到的細(xì)菌纖維素基發(fā)電纖維紡紗得到本發(fā)明的細(xì)菌纖維素基發(fā)電紗線。一段10厘米長的紗線在超聲波震蕩處理情況下，經(jīng)檢流計(jì)檢測到25nA的電流輸出信號。實(shí)施例9
本實(shí)施例的細(xì)菌纖維素基發(fā)電纖維的制備方法，其特種在于，包括如下步驟
(I)將漂白處理后的細(xì)菌纖維素濕膜置于一對握持羅拉之間，按照10 mnTlOO m/分鐘的速度喂入；所使用的握持羅拉的直徑為3(T300mm。(2)從羅拉之間輸出的纖維素膜經(jīng)刺輥表面針刺高速穿刺、割裂以及梳理作用，將細(xì)菌纖維素濕膜變成細(xì)菌纖維素纖維；將細(xì)菌纖維素纖維經(jīng)壓濾機(jī)壓濾處理，制備出細(xì)菌纖維素超細(xì)纖維條；經(jīng)過壓濾處理的細(xì)菌纖維素超級纖維的含水率優(yōu)選在309^3000%之間，超細(xì)纖維的直徑優(yōu)選在3(T300nm，超細(xì)纖維長度優(yōu)選在500nnTl00mm之間。(3)分別配置鋅鹽溶液和堿性溶液，通過共混制備室溫穩(wěn)定的納米ZnO溶膠；將細(xì)菌纖維素超細(xì)纖維條浸入納米ZnO溶膠，浸潰得到細(xì)菌纖維素B，取出后冷凍干燥，待用；步驟(3)中細(xì)菌纖維素條浸入的溶膠溫度在8(TlO(rC之間，浸潰時間為5 100min。(4)將細(xì)菌纖維素B放入胺基鋅鹽溶液，反應(yīng)一段時間，形成細(xì)菌纖維素C，取出后冷凍干燥，然后60-100度熱環(huán)境中放置，待用；所述的胺基鋅鹽溶液為鋅鹽溶液與胺溶液的混合液，溶液中鋅離子與胺離子濃度均為0. 01mol/L ;細(xì)菌纖維素B和所放入的胺基鋅鹽溶液的質(zhì)量比為1:1，反應(yīng)溫度8(Tl00°C，反應(yīng)時間為24 72小時。(5)將細(xì)菌纖維素C進(jìn)行溶液浸泡導(dǎo)電處理；制備出具有發(fā)電性能的細(xì)菌纖維素纖維，所述的溶液浸泡處理為碳納米管、石墨烯、聚苯胺納米纖維、聚芘咯納米纖維醇溶液 中的一種或他們的混合液處理，濃度為1%，與細(xì)菌纖維素纖維的質(zhì)量比為1:1。采用得到的細(xì)菌纖維素基發(fā)電纖維紡紗得到本發(fā)明的細(xì)菌纖維素基發(fā)電紗線。一段10厘米長的紗線在超聲波震蕩處理情況下，經(jīng)檢流計(jì)檢測到25nA的電流輸出信號。
權(quán)利要求
1.一種細(xì)菌纖維素基發(fā)電纖維的制備方法，其特種在于，包括如下步驟(1)將漂白處理后的細(xì)菌纖維素濕膜置于一對握持羅拉之間，按照10mnTlOO m/分鐘的速度喂入；(2)從羅拉之間輸出的纖維素膜經(jīng)刺輥表面針刺高速穿刺、割裂以及梳理作用，將細(xì)菌纖維素濕膜變成細(xì)菌纖維素纖維；將細(xì)菌纖維素纖維經(jīng)壓濾機(jī)壓濾處理，制備出細(xì)菌纖維素超細(xì)纖維條；(3)分別配置鋅鹽溶液和堿性溶液，通過共混制備室溫穩(wěn)定的納米ZnO溶膠；將細(xì)菌纖維素超細(xì)纖維條浸入納米ZnO溶膠，浸潰得到細(xì)菌纖維素B，取出后冷凍干燥，待用；(4)將細(xì)菌纖維素B放入胺基鋅鹽溶液，反應(yīng)一段時間，形成細(xì)菌纖維素C，取出后冷凍干燥，然后60-100度熱環(huán)境中放置，待用；(5)將細(xì)菌纖維素C進(jìn)行溶液浸泡導(dǎo)電處理；制備出具有發(fā)電性能的細(xì)菌纖維素纖維。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)菌纖維素基發(fā)電纖維的制備方法，其特種在于步驟(I)中所使用的握持羅拉的直徑為2(T3000mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的細(xì)菌纖維素基發(fā)電纖維的制備方法，其特種在于步驟(I)中所使用的握持羅拉的直徑為3(T300mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)菌纖維素基發(fā)電纖維的制備方法，其特種在于步驟(2) 中經(jīng)過壓濾處理的細(xì)菌纖維素超級纖維的含水率在15°/Γ50000%之間，超細(xì)纖維的直徑在 l(T500nm，超細(xì)纖維長度在200nnT200mm之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的細(xì)菌纖維素基發(fā)電纖維的制備方法，其特種在于步驟(2) 中經(jīng)過壓濾處理的細(xì)菌纖維素超級纖維的含水率在30°/Γ3000%之間，超細(xì)纖維的直徑在 30 300nm,超細(xì)纖維長度在500nm^1 OOmm之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)菌纖維素基發(fā)電纖維的制備方法，其特種在于步驟(3)中細(xì)菌纖維素條浸入的溶膠溫度在8(Γ100 之間，浸潰時間為5 100min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)菌纖維素基發(fā)電纖維的制備方法，其特種在于步驟(4) 中所述的胺基鋅鹽溶液為鋅鹽溶液與胺溶液的混合液，溶液中鋅離子與胺離子濃度均為O.01mol/L ;細(xì)菌纖維素B和所放入的胺基鋅鹽溶液的質(zhì)量比為1:1，反應(yīng)溫度8(Tl00°C，反應(yīng)時間為24 72小時。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)菌纖維素基發(fā)電纖維的制備方法，其特種在于步驟(5)處理時間為2Γ72小時，所述的溶液浸泡處理為碳納米管、石墨烯、聚苯胺納米纖維、聚芘咯納米纖維醇溶液中的一種或他們的混合液處理，濃度為1%，與細(xì)菌纖維素纖維的質(zhì)量比為 1:1。
9.一種細(xì)菌纖維素基發(fā)電紗線的制備方法，其特征在于采用權(quán)利要求1所述的細(xì)菌纖維素基發(fā)電纖維紡紗得到紗線。
全文摘要
本發(fā)明公開一種細(xì)菌纖維素基發(fā)電纖維的制備方法，將細(xì)菌纖維素超細(xì)纖維條浸入納米ZnO溶膠，浸漬得到細(xì)菌纖維素B，取出待用；將細(xì)菌纖維素B放入胺基鋅鹽溶液，反應(yīng)一段時間，形成細(xì)菌纖維素C；將細(xì)菌纖維素C進(jìn)行導(dǎo)電溶液浸泡處理；備出具有發(fā)電性能的細(xì)菌纖維素纖維。本發(fā)明方法所制成的成品為細(xì)菌纖維素基發(fā)電纖維及紗線，可通過現(xiàn)有的紡織織造技術(shù)進(jìn)行深入加工。形成不同規(guī)模尺度的機(jī)械發(fā)電組件，廣泛應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、體內(nèi)植入生物芯片、汽車、建筑、軍事的等對自發(fā)電組件有著不同尺寸功率要求的領(lǐng)域。
文檔編號D02G3/02GK103014888SQ20121041221
公開日2013年4月3日 申請日期2012年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月25日
發(fā)明者張迎晨, 張夏楠, 吳紅艷, 彭松娜, 左善為 申請人:中原工學(xué)院