起绒织物心电电极的制备及其应用

Ag/AgCl凝胶电极广泛应用于可穿戴心电测量领域,但随时间推移,凝胶逐渐风干,导致其导电性能变差。针对此问题制备了可替代其作用的起绒织物心电电极。以纯涤纶起绒纱线为基底,先采用原位聚合聚苯胺,再进行化学镀银,在纱线绒毛的表面沉积银单质制得导电纱,再用导电纱手工制备起绒织物心电电极。利用扫描电子显微镜和红外光谱对纤维表面形貌和化学组成进行了表征,测试了皮肤-电极阻抗性能和心电信号及皮肤-电极阻抗随时间的变化,评价了该电极电性能的稳定性。结果表明:在纤维表面成功沉积了可还原银离子的聚苯胺薄层,且纤维表面的镀银层致密均匀;在电学性能和心电信号测试结果中,起绒织物电极的皮肤-电极阻抗在5~500 Hz频率范围内小于1MΩ·cm^2,数值为0.65MΩ·cm^2;心电信号可分辨QRS波群以及T波心电特征波,而P波显示不清;该电极与皮肤的阻抗在4 h内保持相对稳定,在一定程度上反映了该电极可应用于可穿戴心电测量设备。     

基于碳纤维及其织物的柔性锂电池电极研究进展

随着可穿戴技术的快速发展,对柔性锂电池的需求日益增加,将电化学性能优异的活性电极材料与柔性纳米碳基材料进行复合,是目前制备高性能柔性锂电池电极的热门研究方向。本文主要对碳纤维及其织物在锂离子和锂硫电池柔性电极材料中的研究与应用情况进行综述,总结了制备柔性复合电极材料的不同方法及其进展,包括静电纺丝技术、水热法、热处理、涂覆、磁控溅射、原子层沉积和热刻蚀等,所获得的电极材料均在某方面表现出优异性能,例如可逆容量高、循环性能优异、力学强度增强等。最后对基于碳纤维及其织物的柔性锂电池电极的未来发展提出了展望。     

基于新型材料的柔性生物电干电极的研究进展

柔性生物电干电极是可穿戴健康监控系统的重要组成部分,近几年,研究领域对于生物电干电极的关注逐渐增多.为探讨基于柔性材料的生物电干电极的研究进展,首先对干电极的几个基本性能进行了介绍,生物电干电极常用的性能表征有导电性能、界面阻抗性能、运动伪影和信号噪声,并与湿电极性能进行对比.然后从界面材料方面对柔性生物电干电极进行了...     

玄武岩长丝/涤纶交织物阻燃性能测试与研究

为系统地了解和应用阻燃性能较好的玄武岩长丝/涤纶交织物,对玄武岩纤维的结构、性能与应用情况进行简要介绍,设计研发3种织物组织的玄武岩长丝/涤纶短纤纱交织物与玄武岩长丝/涤纶长丝交织物,并对其织物厚度和阻燃性能进行测试与分析。结果表明：平纹交织物最薄,3/1斜纹交织物最厚,相同条件下玄武岩长丝/涤纶短纤纱交织物的厚度大于玄武岩长丝/涤纶长丝交织物;交织物垂直燃烧时,阴燃时间为0 s,续燃时间均不超过2 s,损毁长度为0～5 mm,交织物水平燃烧时,火焰蔓延速率和蔓延距离均为0,织物不燃,可应用于阻燃服装。     

光子晶体结构生色碳纤维/涤纶混纺纱线的制备及其性能

针对碳纤维难着色的问题,提出利用结构生色实现碳纤维/涤纶混纺纱线的着色。以聚(苯乙烯-甲基丙烯酸)胶体微球为结构基元,利用浸渍提拉法在碳纤维/涤纶混纺纱线上构筑光子晶体生色结构。分析组装液质量分数和自组装温度对结构色的影响,探究胶体微球在纱线表面组装成光子晶体的过程,利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)封装技术提升结构生色纱线的色彩耐久性。结果表明：当组装液质量分数为70%、自组装温度为40℃时,可以在纱线表面构筑得到结构色明亮的光子晶体;胶体微球在纱线表面的组装过程归纳为预备阶段、堆砌聚集和完备阶段;经PDMS封装后的结构生色纱线经历水洗摩擦后依旧保持原有的色彩鲜艳度。该研究可为实现彩色碳纤维制品的现代化生产和应用提供新的策略。     

聚吡咯/涤纶单丝的制备及其性能

为了制备具有良好生物相容性的植入性人造头发,采用液相原位聚合法制备了聚吡咯/涤纶单丝,并对其性能进行测试。采用扫描电镜、红外光谱、X射线光电子能谱等测试手段,来确定聚吡咯的存在,分析了碱减量处理时间对聚吡咯镀膜量的影响,同时测试了碱减量处理及吡咯聚合前后单丝力学性能的变化。并对单丝的细胞相容性进行测试。结果表明,无论是否经过碱减量处理,都能够在涤纶单丝表面聚合生成聚吡咯,但经过碱减量处理的单丝聚吡咯含量较高。单丝经碱减量处理后力学性能有所降低,而吡咯聚合后力学性能升高。经吡咯处理后单丝的细胞相容性有所提高。     

基于碳纤维钾离子选择电极的制备及其电化学性能

为实现碳纤维检测汗液中钾离子的新功能并将其应用于智能可穿戴设备中,通过恒电流法将3,4—乙撑二氧噻吩(EDOT)单体原位聚合到碳纤维(CF)上,然后涂覆钾离子选择膜,制备了聚(3,4—乙撑二氧噻吩)(PEDOT)修饰的碳纤维钾离子传感电极,并利用电化学工作站的银/氯化银参比电极与其共同组成2电极体系的钾离子传感器.通过扫描电子显微镜(SEM)、电化学工作站对其物理形貌与电化学性能进行表征.结果表明:经PEDOT修饰的碳纤维电极导电性能显著增强,所制备的钾离子传感器在钾离子浓度为1～32 mmol/L范围内显示出近能斯特响应,灵敏度为52.87 mV/lg[K+],该传感器具有良好的重复性、再现性、长期稳定性,且对钠离子、葡萄糖、多巴胺、尿素具有良好的抗干扰性.     

基于石墨烯织物电极的七导联心电监测系统

针对Ag/AgCl凝胶电极不适合长期使用、单导联可穿戴心电监测设备导联数较少的现状,设计了一款基于石墨烯织物电极的七导联可穿戴心电监测系统。该系统由棉/T400高弹心电衣、石墨烯织物电极、七导联心电采集终端及手机应用程序(APP)共4部分组成。对该系统连续工作时间、连续佩戴信号质量以及多使用场景等进行了测试和分析。结果表明:石墨烯织物电极连续佩戴7 d后心电信号信噪比仍达29.8 dB;该系统以250 mA·h容量锂电池在满电情况下连续使用可长达5 d,在静息、步行、慢跑等多种运动状态测试场景中,以及静息自汗的身体状况下,依然可采集到高质量的心电信号,为心电数据智能分析和医生的精确诊断提供有效信息,在心脏疾病的连续远程监护中具有重要应用价值。     

聚苯胺/羊毛-涤纶复合抗静电织物的导电性能研究

采用原位聚合法制备聚苯胺/羊毛-涤纶复合抗静电织物,通过试验对复合抗静电织物的导电时间稳定性、导电耐水洗性、导电耐磨性和导电耐高温性进行探讨,研究不同外部环境与导电性能的关系。结果表明,织物的导电性能随环境和条件的变化都会有一定的改变,但仍然在抗静电织物的导电范围内,导电性能具有一定的稳定性。     

壳聚糖基膨胀阻燃涤纶/棉混纺织物的制备及其性能

为得到阻燃且满足实际应用需求的涤纶/棉混纺织物(T/C),选用亚磷酸化壳聚糖(PCS)和γ-哌嗪基丙基甲基二甲氧基硅烷(GP-108)制备阻燃整理剂(PCS/GP),通过一步浸渍法对涤纶/棉混纺织物进行整理,并研究其微观表面形貌、热稳定性能、阻燃性能、拉伸性能以及白度等。结果表明：PCS/GP成功在涤纶/棉混纺织物表面沉积成膜,包裹住涤纶/棉纤维;T/C-PCS/GP呈现典型的涤纶/棉混纺织物二步热降解过程,在700℃时保留有28.5%的残炭量,说明PCS/GP提高了阻燃涤纶/棉混纺织物在高温区的热稳定性能;T/C-PCS/GP的LOI值提升至26.5%,实现了垂直燃烧测试中的离火自熄,残炭扫描电镜照片表明,PCS/GP的沉积改善了涤纶/棉混纺织物燃烧时存在的“支架”效应;T/C-PCS/GP的热释放速率峰值和火灾蔓延指数较T/C分别降低了20%和40%,表明其火灾危险性大幅度降低;锥形量热测试后的残炭电镜照片表明,T/C-PCS/GP能够保留完整的织物编织结构,残炭表面存在明显的膨胀炭层,与垂直燃烧测试结果相符;热重红外测试结果表明,T/C-PCS/GP分解提前,主要影响棉组分热降解...     

织物电极监测心电信号与穿戴压力作用机制分析

为探索穿戴压力对纺织结构心电电极采集心电图(ECG)信号质量的影响,开发了基于镀银锦纶丝束和涤纶的平纹和缎纹交织结构的4种导电织物电极。从皮肤-电极接触阻抗、舒适性以及织物方阻与穿戴压力的关系等方面评价了织物电极的性能,并测试了不同穿戴压力(2、5、10 kPa)下4种不同织物电极采集ECG信号的性能。结果表明:在不同穿戴压力下,不同结构的织物电极表现出不同的ECG信号采集能力和舒适性能;随着穿戴压力增加,所测试的导电织物方阻先呈下降趋势,然后趋于稳定,ECG信号质量不断增高;纯导电缎纹结构织物具有更好的透气透湿性,并且舒适性优于平纹结构织物;然而在舒适的穿戴压力(2、5 kPa)下,平纹结构织物电极表现出更好的ECG信号质量。     

聚吡咯/涤纶导电复合织物的制备及性能

以涤纶织物为基底材料,FeCl3为氧化剂,通过原位聚合吸附法制备聚吡咯/涤纶导电复合织物。探讨了氧化剂浓度、吡咯单体浓度、掺杂剂用量、反应温度和反应时间等各因素对织物导电性的影响,并通过SEM观察导电聚合物织物的表面微观形貌。结果表明,通过控制反应条件,可以制备性能良好的导电高聚物织物。     

导电涤纶涂层织物的制备及其性能

为制备导电涂层织物,采用研磨分散法制备导电炭黑,研究了导电炭黑的用量、导电炭黑的粒径、涂层次数、黏合剂用量、焙烘时间以及温度对导电涤纶涂层织物性能的影响。对涤纶涂层织物的表面电阻、耐水洗牢度、耐摩擦牢度、断裂强力和断裂伸长率等性能进行测试。结果表明：当涂层胶中导电炭黑含量为 15%,导电炭黑粒径为 200nm,涂覆次数为 4 次,黏合剂相对导电炭黑分散体质量分数为40%,焙烘温度为150℃,焙烘时间为 3 min时制备的导电涤纶涂层织物的表面电阻最小, 导电涤纶涂层织物的干摩擦、水洗牢度均可达到 5 级,水洗后涤纶涂层织物的表面电阻变大。     

炭黑复合导电聚酯纤维的研制

为给导电纤维的生产提供参考,研究PET及不同质量分数导电炭黑/聚酯(CB/PET)导电母粒的熔点、熔融指数、特性黏度等性能,分析导电纤维的复合纺丝工艺,制备了三点外露截面形状的永久性导电纤维,测试了导电纤维的性能。结果表明:随着CB质量分数的增加,CB/PET熔体流动性能变差;在复合纺丝过程中,随着CB/PET导电母粒中CB质量分数的增加,纺丝温度和纺丝压力也要相应提高;导电纤维的导电性能随着CB/PET导电母粒中CB质量分数的增加而提高;随着牵伸比的提高,导电纤维的导电性能下降,导电纤维的最佳牵伸比为1.5。     

原液着色聚酯纤维原位聚合用自分散纳米炭黑的制备及其性能

针对原液着色聚酯纤维原位聚合用乙二醇基色浆储存稳定性差、运输成本高的问题,采用控制变量法研究炭黑、分散剂、分散工艺对自分散纳米炭黑的影响,利用响应面优化试验,探讨制备过程中分散剂质量分数、研磨时间、研磨转速对自分散纳米炭黑粒径的影响,得出最优研磨分散条件。借助透射电子显微镜、热重分析仪、接触角测量仪等探究了自分散纳米炭黑的表观形貌、耐热性能和亲水性能等。结果表明：选用SUA-305作为分散剂,AP-104H作为炭黑,在分散剂质量分数为30%,研磨时间为2 h,研磨转速为3 500 r/min时,自分散纳米炭黑粒径最小,为85 nm,多分散性指数(PDI)为0.163,储存稳定性优良,预估储存周期为26.8个月;自分散纳米炭黑与乙二醇的接触角为7°,并展现出良好的自分散性能;自分散纳米炭黑的耐热性良好,满足在聚酯聚合阶段280℃不分解的要求。     

碳黑涂覆型聚酯导电纤维的制备与性能

为克服传统涂覆型导电纤维导电耐久性较差的缺点,采用纤维表面部分溶解的技术制备具有导电耐久性的溶解涂覆型聚酯导电纤维。研究和讨论了涂覆液中碳黑和聚酯含量对纤维体积比电阻及线密度的影响,并对所得纤维力学性能、耐水洗性能及耐热性能等进行了讨论和分析。结果表明,所得碳黑涂覆型聚酯纤维体积比电阻可达9.2Ω.cm,具有较好的导电耐久性且基本保持原纤维特性。     

聚酯/聚酰胺共聚纤维的结构及其理化性能

为探究聚酯 ∕ 聚酰胺共聚纤维的结构和性能,采用傅里叶红外光谱、X 射线衍射、差示扫描量热等方法对其结构和热性能进行了研究,同时考察了纤维对常见酸、碱、氧化剂、还原剂的耐受性能。结果表明：该纤维由聚酯和聚酰胺 2 种组分构成,结晶度为46.95%,玻璃化转变温度、结晶温度和熔融温度分别为70、150、233℃,具有较好的热稳定性;纤维对氢氧化钠的耐受性能较差,在氢氧化钠质量浓度为 80g ∕L,温度为90 ℃,处理 60min 的条件下,纤维减量率高达97％;纤维对碳酸钠、盐酸、硫酸、过氧化氢、保险粉表现出较强的耐受性,但对硝酸的耐受性较差。     

玻璃纤维/碳纤维织物基复合材料的电磁屏蔽性能

为增强碳纤维织物复合材料对电磁波的阻抗匹配性,减少二次反射,采用玻璃纤维调控碳纤维织物组织结构,并将其与水性聚氨酯复合,设计并制备了5种玻璃纤维/碳纤维(G/C)织物复合材料。借助超景深显微镜、矢量网络分析仪、模拟日光氙灯光源系统、红外热成像仪对G/C织物复合材料的形貌结构、电磁屏蔽性能、介电性能以及光热转化性能进行表征和分析。结果表明：在12.1 GHz下,纬纱采用2根玻璃纤维和单根碳纤维交替排列织造的G/C织物复合材料的屏蔽效能高达38.7 dB;G/C织物复合材料的组织结构变化可有效调控多种介电极化弛豫机制;G/C织物复合材料表面温度在模拟日光氙灯光源照射下响应速度快,其中玻璃纤维和碳纤维单根交替排列的G/C织物复合材料在2 kW/m²光照强度下照射300 s时,其表面温度可达71.8℃。