納米功能化蠶絲織物的制備及其在可穿戴領(lǐng)域的應(yīng)用研究.pdf

1、蠶絲是一種天然的動(dòng)物蛋白質(zhì)纖維，由熟蠶分泌絲液凝固而成。由于其具有優(yōu)雅的光澤、華麗的外觀、柔軟的手感、良好的吸濕性和透氣性，深受人們的喜愛(ài)，素有“人體第二皮膚”之稱。然而，蠶絲的光致老化變黃、易滋生細(xì)菌和易變皺等缺點(diǎn)阻礙了蠶絲制品在時(shí)尚服飾上的廣泛使用。隨著當(dāng)代小型化、智能化可穿戴商品的盛行，傳統(tǒng)的絲織產(chǎn)品已經(jīng)滿足不了人們對(duì)時(shí)尚與智能的追求。因此，為了拓寬蠶絲的應(yīng)用，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)蠶絲表面改性、蠶絲表面功能化做了大量的研究。
　

2、　隨著納米技術(shù)的飛速發(fā)展，科學(xué)家們合成了很多具有特殊結(jié)構(gòu)和功能的納米材料，并將其與蠶絲結(jié)合以克服蠶絲固有缺陷。蠶絲與Ag、Au、ZnO、TiO2等納米顆粒的結(jié)合使其具有良好的抗菌性能；導(dǎo)電聚合物、金屬粒子及石墨烯等導(dǎo)電納米材料與蠶絲的結(jié)合賦予了蠶絲導(dǎo)電性能，使得蠶絲在傳感和可穿戴領(lǐng)域有了新的可能；ZnO納米棒矩陣與蠶絲的結(jié)合將蠶絲功能性發(fā)展到了一個(gè)新的高度，開啟了蠶絲纖維在智能可穿戴領(lǐng)域的大門。然而，在賦予蠶絲功能性過(guò)程中，修飾方法及納

3、米材料本身對(duì)蠶絲結(jié)構(gòu)的破壞嚴(yán)重制約了納米功能化蠶絲的實(shí)際應(yīng)用。功能性與環(huán)境友好性的兼容問(wèn)題是蠶絲功能化及其可穿戴應(yīng)用的關(guān)鍵。因此，在不改變蠶絲本身屬性的情況下，選取合適的納米材料賦予蠶絲抗菌、抗紫外線、阻燃多功能性，制備高導(dǎo)電蠶絲纖維及發(fā)展新的方法將ZnO納米棒矩陣修飾到蠶絲上制備壓電傳感器對(duì)實(shí)現(xiàn)蠶絲智能化可穿戴等研究具有重要意義。
　　基于以上研究背景，本論文主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：
　　第一章為緒論部分。首先，介紹蠶

4、絲的發(fā)展歷史、本身的結(jié)構(gòu)組成、優(yōu)勢(shì)、缺點(diǎn)及應(yīng)用；其次，重點(diǎn)介紹了近些年來(lái)納米材料改性蠶絲纖維、智能可穿戴纖維及氧化鋅納米棒壓電傳感器的概況；最后介紹了本論文的選題思路和研究?jī)?nèi)容。
　　第二章為本論文中所使用到的試驗(yàn)方法以及儀器表征方法。
　　第三章為氧化鈰納米粒子（CeO2 NPs）修飾蠶絲布的制備及其抗菌/抗紫外線應(yīng)用。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)層層浸涂方法將 CeO2 NPs修飾到蠶絲表面，賦予蠶絲抗紫外線、抗菌、阻燃等性能。試驗(yàn)表明，

5、CeO2 NPs功能化的蠶絲纖維具有很好的紫外防護(hù)性能，并對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌、枯草芽孢桿菌四種菌有一定的抑菌性能。同時(shí)，CeO2 NPs功能化的蠶絲布具有很好的生物相容性，對(duì)人體表皮黑色素細(xì)胞的生長(zhǎng)無(wú)抑制作用。
　　第四章為利用石墨烯層層包裹-還原方法制備導(dǎo)電蠶絲纖維。本章中，我們通過(guò)浸潤(rùn)-還原方法制備了高導(dǎo)電蠶絲纖維并優(yōu)化循環(huán)浸潤(rùn)-還原次數(shù)，找到最佳導(dǎo)電率。通過(guò)該方法，得到蠶絲布的薄片電阻為1.5 KΩ/S

6、q，單根蠶絲纖維的電導(dǎo)率高達(dá)3595 S/m，是目前報(bào)道導(dǎo)電天然纖維的最大導(dǎo)電率。
　　第五章為電沉積ZnO納米棒陣列修飾導(dǎo)電蠶絲布的制備及其壓電生理傳感應(yīng)用。以高導(dǎo)電石墨烯修飾蠶絲布為基底，在不破壞蠶絲結(jié)構(gòu)的前提下，通過(guò)溫和的電沉積方法將ZnO納米棒矩陣沉積到蠶絲織物上。利用ZnO納米棒的壓電性質(zhì)，將人體機(jī)械運(yùn)動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為電能，制作了壓電式傳感器，并將其成功用于人體手指的按壓、扭曲、彎曲等機(jī)械運(yùn)動(dòng)檢測(cè)。此外，應(yīng)用該器件檢測(cè)了人體