高性能离子-电子复合热电纤维及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号CN115522279A
(43)申请公布日2022.12.27
(21)申请号202211198595.7D06M13/248(2006.01)
(22)申请日2022.09.29D06M15/37(2006.01)
D06M15/356(2006.01)
(71)申请人武汉纺织大学D06M13/432(2006.01)
地址430200湖北省武汉市江夏区阳光大B05D7/24(2006.01)
道1号D01D5/00(2006.01)
(72)发明人王栋李沐芳陈慧君罗梦颖D06M101/30(2006.01)

钟卫兵陆莹
(74)专利代理机构武汉卓越志诚知识产权代理
事务所(特殊普通合伙)
42266
专利代理师廖艳芬
(51)Int.Cl.
D01F6/94(2006.01)
D01F1/10(2006.01)
D01F11/08(2006.01)
权利要求书2页说明书11页附图1页
(54)发明名称
高性能离子-电子复合热电纤维及其制备方
法
(57)摘要
本发明提供了一种高性能离子‑电子复合热
电纤维及其制备方法，复合热电纤维包括离子液
体凝胶纤维芯层以及包覆离子液体凝胶纤维芯
层的电子热电涂层；离子液体凝胶纤维芯层的组
分包括：50％～90％的离子液体、7％～47％的有
机高分子以及3％～30％的具有各向异性的无机
纳米填料；电子热电涂层包括有机电子热电材料
和离子液体。电子热电涂层利用温度梯度进行
热‑电转换，造成温度波动，离子液体纤维芯层利
用温度波动来进行热电转换，以提高热电压及热
电功率。本发明通过对离子液体凝胶纤维的结
构、电子热电涂层的结构以及两者界面结合进行
控制，得到兼具优异的热电性能和力学性能的复
合热电纤维，使其更适于制备高性能可穿戴热电
材料。
CN115522279A
CN115522279A权利要求书1/2页

1.一种高性能离子‑电子复合热电纤维，其特征在于，所述复合热电纤维包括离子液体
凝胶纤维芯层以及包覆所述离子液体凝胶纤维芯层的电子热电涂层；所述离子液体凝胶纤
维芯层具有取向结构的有机‑无机杂化网络结构，其组分按质量百分比计包括：50％～90％
的离子液体、7％～47％的有机高分子以及3％～30％的具有各向异性的无机纳米填料；所
述电子热电涂层包括有机电子热电材料。
2.根据权利要求1所述的高性能离子‑电子复合热电纤维，其特征在于，所述离子液体
为具有热电性能的离子液体；所述无机纳米填料为形状各向异性的结构；所述有机高分子
为含有极性官能团的亲水性有机高分子。
3.根据权利要求1所述的高性能离子‑电子复合热电纤维，其特征在于，所述电子热电
涂层还包括离子液体，所述离子液体的添加量占总电子热电涂层材料质量的1.0％～
3.5％；所述电子热电涂层的离子液体与所述离子液体凝胶纤维芯层中的离子液体为同一
种物质。
4.根据权利要求1所述的高性能离子‑电子复合热电纤维，其特征在于，所述电子热电
涂层的厚度为0.5～20μm；所述电子热电涂层还包括改性剂，以调控电子热电涂层的性能、
促进所述电子热电涂层与所述离子液体凝胶纤维芯层的界面结合。
5.根据权利要求1所述的高性能离子‑电子复合热电纤维，其特征在于，所述离子液体
凝胶纤维芯层的制备，具体包括以下步骤：
S1、将各向异性的无机纳米填料采用表面活性剂进行表面改性，得到改性的无机纳米
填料；
S2、将有机高分子溶解于溶剂中，并加入步骤S1中所述改性的无机纳米填料、离子液体
和交联剂共混，充分搅拌和分散后制得离子液体凝胶混合液；
S3、采用纺丝法：将步骤S2的所述离子液体凝胶混合液进行预凝胶化处理，所述预凝胶
化处理的时间为0.5～3h，温度为25～90℃；并利用挤出针头将其挤入模具中，最后经凝胶
化处理，制得所述离子液体凝胶纤维芯层；
或采用涂层法：将预处理后的纤维基材浸于步骤S2的所述离子液体凝胶混合液中，使
离子液体凝胶在纤维基材表面形成均匀的涂层；经过重复浸泡‑干燥后，即得所述离子液体
凝胶纤维芯层；所述离子液体凝胶涂层的厚度为5～100μm。
6.根据权利要求5所述的高性能离子‑电子复合热电纤维，其特征在于，在步骤S3中，采
用纺丝法时，所述挤出针头的孔直径范围为0.1～2mm、针头的倒角范围为10°～60°；采用涂
层法时，所述离子液体凝胶混合液的浓度为5％～20％。
7.根据权利要求2所述的高性能离子‑电子复合热电纤维，其特征在于，所述无机纳米

填料包括纳米SiO2、TiO2、埃洛石纳米管、凹凸棒土和氧化石墨烯中的一种或多种；所述离子
液体包括1‑乙基‑3‑甲基咪唑二氰胺盐、1‑乙基‑3‑甲基咪唑四氟硼酸盐、1‑乙基‑3‑甲基咪
唑双三氟甲磺酰亚胺盐、N‑甲