金属-内部-纤维-复合材料和生产金属-纤维复合材料的方法

本发明涉及基于纤维的功能性复合材料及其生产方法的领域。更具体地，本发明涉及金属-内部-纤维-复合材料，其中纤维是基于生物聚合物的纤维，其在纤维内部包括金属微结构体，本发明还涉及生产金属-纤维复合材料的方法，其中该方法可用于生产金属-内部-纤维-复合材料。

许多生物聚合物，特别是纤维素是丰富的、可再生的、生物可降解的和天然的聚合物。纤维素在木材的脱木质素化之后获得并且显示出生物相容性和环境相容性。这些特征使得纤维素成为特别有价值的材料，特别是考虑到对来自有毒的不可生物降解材料的环境污染的关注以及对可持续性的承诺。

在下文中，在实例1至6中概述了不同的领域，每个领域包括其要解决的具体问题。对于所有实例，其中纤维是基于生物聚合物的纤维的基于纤维的功能性复合材料，可有助于解决每个具体问题。

作为第一实例：用纤维素代替塑料材料作为柔性电子器件中的基材提供了降低环境影响的巨大潜力。受对可佩戴电子设备和可植入医疗设备的高度关注驱动，可以预期在未来几年中对柔性传感器、致动器、电池、显示器等的需要将显著增加。由于这些器件的典型寿命将短于它们的刚性对应物的寿命，因此不可降解的基于化石燃料的或难以再循环的聚合物如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚醚砜、聚萘二甲酸乙二醇酯和聚酰亚胺的替代材料对于降低电子废物对我们环境的负担将是必要的。纤维素是生产柔性电子器件用基材的理想替代材料。除了其环境友好性之外，纤维素还由于其低成本和轻质而具有前景。事实上，它已经吸引了电子学的其它领域的大量关注。

作为第二实例：事实上，世界上数百万人携带依赖于机载电子设备的可植入医疗装置，实例是神经刺激器、耳蜗植入物、肠和膀胱控制刺激植入物、脑脊液分流系统，视觉假体、可植入药物输注泵，当然还有起搏器和心律转复除颤器。所有这些设备都可能受到从任何类型的外部电子设备发射的电磁辐射(EMR)的影响，并且出现故障的设备可能导致不适甚至死亡。电磁干扰(EMI)屏蔽和过滤是非常重要的，它保护可植入医疗装置，因此保护宿主患者。

作为第三实例：电磁超敏(EMH)是一个有争议的话题。声称患有EMH的人报告睡眠障碍，乏力，头痛，记忆和注意力困难，头晕，肌肉骨骼疼痛，皮肤病和情感障碍。

作为第四实例：数据安全性如今非常重要。移动电话、膝上型电脑、信用卡、用于汽车或数据电缆的无钥匙锁定系统都容易受到数据盗窃。

作为第五实例：市场上的加热衣物产品包含连接到电池的加热线。

这些产品通常相当刚性和笨重，并且嵌入的加热线仅加热衣服的部分。

作为第六实例：薄的电子电缆，例如包括在耳机电缆中的电子电缆，在剧烈使用时易于断裂。

解决上述问题所需的是导电织物，特别是基于纤维的织物，其中纤维是基于生物聚合物的纤维。

此外，需要用于生产这种导电织物的简单、快速和可扩展的方法。

尽管生物聚合物例如纤维素或基于纤维素的纤维具有所有的益处，但其缺乏一种功能性质，这对于解决与例如柔性电子器件、电磁屏蔽、电阻加热等相关的上述问题(即导电性)是至关重要的。

制备导电的生物聚合物(例如纤维素)的已知方法涉及将它们与导电材料(如导电聚合物、碳纳米管、氧化石墨烯、导电氧化物、无机纳米颗粒或金属)组合。为了实现高导电性，作为低成本和高导电性材料的金属，尤其是铜是所选择的材料。铜是生物相容的和抗微生物的，另外，就可持续性而言，铜由于其丰度而具有吸引力。

除了铜之外，根据具体应用，其他金属也可以是感兴趣的，例如金、银、钯、铂和铅。

已经提出了用于使基于生物聚合物的纤维导电的不同技术，例如通过使用表面改性方法，如原子层沉积，电沉积，磁控溅射和无电镀覆。例如，WO2016126212公开了一种在纺织纤维上镀覆金属的方法。在W02009129410中公开了与纤维材料上的颗粒涂层相关的另一个实例。US20060068667公开了金属化纤维及生产其的制造方法。

在这些技术中，原子层沉积更适合用于表面的功能化或用于成核层的生成，而电沉积从一开始就已经需要导电衬底。

最近，在纤维素纤维或纸上磁控溅射和无电镀覆铜已经引起了许多关注。

例如，磁控管溅射可用于在纤维素纸的纤维框架上沉积铜。这种简单而快速的方法用于生产柔性的自立式电极。

作为物理气相沉积技术，磁控管溅射提供均匀的膜。然而，对于涂覆高纵横比、多孔或3D结构其不是理想的技术。另外，在真空下工作的必要性增加了成本。更便宜和广泛研究的替代方案是无电镀覆。

例如，纸中纤维素纤维的含水无电铜镀覆可用于生产用于电池应用的轻质、柔性和可折叠的集电体。它通常包括需要还原和烧结步骤以获得金属铜涂层的多步合成。

另一种方法涉及将银晶种沉积到纤维素织物上，其活化表面。银晶种用作后续无电铜沉积的催化剂。

尽管化学镀本身是一种简单的方法，但上面简要概述的实例表明，用铜涂覆基于生物聚合物的纤维或纤维素纸仍需要催化剂或分别对原始纤维素纤维或铜涂覆的纤维素纤维进行额外的预处理或后处理。

电导性仅存在于纤维的表面上，并且如果铜不能很好地粘附到生物聚合物上或涂层不完全或破裂，则可以完全抑制电导率。

所需要的是基于生物聚合物的导电材料，特别是起始材料形式的导电材料，其能够由其制造/生产导电织物。

因此，基于生物聚合物的导电材料不应遭受与机械变形时金属涂层的分层和/或破裂有关的问题。

还需要一种用于生产导电织物和这种基于生物聚合物的导电材料的简单、快速和可扩展的方法。

本发明的目的是提供基于生物聚合物的导电材料，其不遭遇上述缺点。

本发明的另一个目的是提供一种生产导电织物和基于生物聚合物的导电材料的方法。

本发明涉及一种金属-内部-纤维-复合材料，其包含具有纤维壁和空隙空间的基于生物聚合物的纤维(2)和金属微结构体，其中所述纤维壁包封所述空隙空间，使得所述空隙空间在所述纤维内部和沿着所述纤维形成为连续空隙空间。

金属微结构体是元素金属的微结构体，填充并延伸穿过和沿着连续的空隙空间，使得纤维壁形成围绕金属微结构体的保护层，包括金属颗粒，所述金属颗粒是结晶的，具有至少80nm的平均粒径，并且互连以形成金属微结构体，所述金属颗粒包括在金属-内部-纤维-复合材料中，占金属-内部-纤维-复合材料总重量的至少60重量％，并且基于金属-内部-纤维-复合材料，使得金属-内部-纤维-复合材料导电。

因此，金属-内部-纤维-复合材料涉及包括在纤维内部具有金属结构的非金属纤维的复合材料。

纤维壁可以是微孔的。特别地，纤维壁具有平均孔径在约5至30nm范围内的孔。

空隙空间可包括延伸穿过连续空隙空间而不将连续空隙空间的第一部分从连续空隙空间的第二部分封闭的基于生物聚合物的支柱状元件。

基于生物聚合物的纤维沿纤维方向延伸，其中空隙空间在纤维内部和沿纤维方向形成连续的空隙空间。

基于生物聚合物的纤维的实例是基于纤维素的纤维、棉纤维、丝等。

基于生物聚合物的纤维本身是不导电的。

金属微结构体是元素金属的微结构体，特别是其中金属微结构体不包括由使用基于金属催化剂的生产方法产生的另外的金属相，例如银、钯、铂等。因此，根据本发明的金属微结构体不包括外来金属相，外来金属相可能不利地影响金属微结构体的物理特性，例如导电性和/或导热性、热/化学稳定性等。

金属微结构体被纤维壁包围，使得纤维壁在金属微结构体周围形成保护层。保护层可涉及保护金属微结构体免受环境腐蚀/氧化的层。金属微结构体的腐蚀/氧化通常导致其至少一些物理性质的劣化，例如导电性和/或导热性、热/化学稳定性等。因此，金属微结构体对环境影响的抗性增加。

保护层可涉及保护金属微结构体免受磨损的层。因此，保护层保护金属微结构体免受机械负荷的影响，使得暴露于机械负荷的金属微结构体显示出改进的抗磨损效果。当进一步加工金属-内部-纤维-复合材料以由其生产例如织物/纺织品时，这可以是特别有利的。在相关的进一步加工期间，金属-内部-纤维-复合材料通常经受机械负荷。

在空隙空间内生长到至少80nm的平均粒径的金属颗粒通过纤维壁有效地保留在纤维内，所述纤维壁可以是微孔的，特别是具有平均孔径在约5至30nm范围内的孔。

金属颗粒可以通过彼此接触和/或粘结在一起而互连。互连可以使得金属微结构体在纤维内形成自支撑金属微结构体。除了互连之外，金属颗粒还可以连接到纤维的内表面。金属颗粒的尺寸与互连的金属颗粒相结合使得金属微结构体导电。

金属-内部-纤维-复合材料包括占金属-内部-纤维-复合材料总重量的至少60重量％的金属微结构体。这种高的金属负载直接影响金属微结构体的至少一些物理性质，例如导电性/导热性。

根据本发明的实施方式，基于生物聚合物的纤维是具有纤维壁和纤维腔的基于纤维素的纤维，其中纤维壁包封纤维腔，使得纤维腔在纤维内部和沿着纤维形成连续的空隙空间。

纤维腔可包括延伸穿过连续空隙空间而不将纤维腔的第一部分从纤维腔的第二部分封闭的纤维素基支柱状元件。

基于纤维素的纤维沿纤维方向延伸，其中纤维腔在纤维内部和沿纤维方向形成连续的空隙空间。

根据本发明的实施方式，元素金属是铜、镍、金、银、钯、铂和铅中的一种。

铜是一种低成本、高导电性材料。此外，它具有有利的抗微生物特性并表现出高度的生物相容性。

因此，生产生物聚合物和铜的导电复合材料在导电性、相容性和成本方面是非常有吸引力的。

根据本发明的有利实施方式，金属-内部-纤维-复合材料包含占金属-内部-纤维-复合材料的总重量至少70重量％、至少80重量％、至少90重量％或至少95重量％的金属微结构体。

根据本发明的另一有利实施方式，金属微结构体填充空隙空间到这样的程度，使得纤维壁对金属微结构体是紧贴的，纤维壁由金属微结构体支撑，并且与处于空隙空间是空的状态的纤维相比，纤维是膨胀的。

纤维壁对金属微结构体是紧贴的，而纤维壁与金属微结构体紧密配合。因此，纤维壁可以在很大程度上接触金属微结构体的外部。

金属微结构体可以通过支撑纤维壁的内表面来支撑纤维壁。

支撑可涉及稳定纤维壁以防止塌陷。

可以通过用尽可能多的金属微结构体填充空隙空间来实现支撑，所述金属微结构体的纤维壁的内表面的点经由金属微结构体的部分连接到内表面的径向相对的点，所述金属微结构体延伸穿过空隙空间，特别是穿过内腔，并且大致沿径向方向延伸。

如果产生影响(impression)，则纤维膨胀，纤维填充到边缘。这可以例如通过将具有空的空隙空间和/或腔的基于生物聚合物的纤维，特别是基于纤维素的纤维与具有填充有金属微结构体的空隙空间和/或腔的纤维进行比较来评价。具有空的空隙空间和/或腔的基于生物聚合物的纤维，特别是基于纤维素的纤维通常显示出塌陷的纤维壁，其中膨胀纤维具有由金属微结构体从内部支撑的纤维壁，使得纤维壁至少在很大程度上膨胀。

填充有这种程度的金属微结构体的基于生物聚合物的纤维表现出与例如金属微结构体的导电性/导热性或结构稳定性相关的改善的功能特性。

根据本发明的另一个实施方式，金属颗粒的平均粒径为80nm至1000nm，特别是至少100nm、150nm、200nm或400nm且至多1000nm、800nm或600nm。。

根据本发明的另一个实施方式，纤维是植物衍生的天然纤维素纤维。

根据本发明的另一实施方式，保护层保护金属微结构体免受环境腐蚀和/或磨损。

本发明进一步涉及一种织物，其中该织物包括根据本发明和如上所述的金属-内部-纤维-复合材料。

织物可以是例如纱线，其使用根据本发明的金属-内部-纤维-复合材料生产。此外，织物可以是例如由纱线制成的织物。

本发明还涉及生产金属-纤维复合材料的方法。该方法包括以下步骤：提供纤维材料，特别是纤维，提供包含溶解在第一醇中的金属盐的第一反应物混合物，将第一反应物混合物与纤维材料组合，将与纤维材料组合的第一反应物混合物加热至至少140℃，特别是至少160℃，其中在至少140℃，特别是至少160℃下将第一反应物混合物与纤维材料组合，将第二反应物混合物添加至与纤维材料组合的第一反应物混合物，使反应物混合物在至少140℃下，特别是在至少160℃下反应，以使纤维材料金属化。由此，第二反应混合物包括溶解在第一醇中的金属盐，并且向与纤维材料组合的第一反应物混合物添加第二反应物的步骤重复至少一次。

因此，金属-纤维复合材料涉及包括与金属结构结合的非金属纤维的复合材料。结合可涉及例如用金属结构涂覆或浸渍/渗透非金属纤维。

纤维材料可以是例如纤维、由纤维制成的织物，其中纤维和/或织物是非金属的。可以制造织物的纤维可以是生物聚合物，特别是基于纤维素的纤维。所述织物可以是纱线或包括纱线。

将第一反应物混合物与纤维材料组合可涉及将第一反应物混合物添加至纤维材料，或反之亦然，将纤维材料添加至第一反应物混合物。

加热至至少140℃，特别是至少160℃可以例如通过使用油浴或通过使用微波辐射来进行。

第二反应物混合物可以是取自第一反应物混合物的一部分，例如，当第一反应物混合物是储备溶液的形式时。

金属化涉及形成使金属-纤维复合材料导电的金属微结构体。

将第二反应混合物添加至与纤维材料组合的第一反应物混合物的步骤可以重复例如至少两次，至少三次，至少四次，至少六次等。

根据本发明的实施方式，金属盐是铜金属盐、镍金属盐、金金属盐、银金属盐、钯金属盐、铂金属盐和铅金属盐中的一种，特别是乙酰丙酮铜、乙酸铜、甲醇铜、乙酰丙酮镍、乙酸镍和甲醇镍中的一种。

根据本发明的有利实施方式，第一醇是苯甲醇或其衍生物。苯甲醇的衍生物可以是，例如，甲基苯甲醇、甲氧基苯甲醇等。

根据本发明的另一有利实施方式，第一和/或第二反应物混合物包括第二醇，特别是甲醇、乙醇和丙醇中的一种。

根据本发明的另一个有利的实施方式，该方法包括在所述第一反应物混合物在所述至少140℃、特别是至少160℃下与所述纤维材料组合的情况下，向与所述纤维材料组合的所述第一反应物混合物添加第三醇，特别是甘油，特别是所述第一醇的体积与所述第三醇的体积的体积比为3：1。

或者，可以使用另一种多元醇代替甘油，例如乙二醇、二乙二醇、三乙二醇等中的一种。

根据本发明的另一个有利的实施方式，第一反应物混合物具有以0.2至0.5摩尔/升，特别是0.22或0.44摩尔/升范围内的浓度溶解在第一醇中的金属盐。

根据本发明的另一个有利的实施方式，所述方法包括：所述纤维材料是具有纤维壁(3)和空隙空间(4)的基于生物聚合物的纤维，其中所述纤维壁包封所述空隙空间，使得所述空隙空间在所述纤维内部和沿着所述纤维形成为连续的空隙空间，以及使所述反应物混合物在至少140℃，特别是在至少160℃下反应，以形成根据本发明的和如上所述的金属-内部-纤维-复合材料。

本发明还涉及根据本发明的方法生产的金属-内部-纤维-复合材料。

本发明的金属-内部-纤维-复合材料和本发明的用于生产金属-纤维复合材料的方法在下面仅借助于附图中所示的具体示例性实施方式通过实施例更详细地描述。还研究了本发明的其它优点。详细地，其通过以下示出：

图1是根据本发明的实施方式的金属-内部-纤维-复合材料的光学显微图像，比例尺50微米；

图2是根据本发明的实施方式的金属-内部-纤维-复合材料的光学显微图像，比例尺20微米；

图3是根据本发明实施方式的金属-内部-纤维-复合材料的电子显微图像，显示了纤维的视图，该纤维具有与金属微结构体紧贴的纤维壁，具有支撑的纤维壁并且是膨胀的，比例尺为10微米；

图4是根据本发明实施方式的金属-内部-纤维-复合材料的电子显微图像，显示了纤维的视图，该纤维具有与金属微结构体紧贴的纤维壁，具有支撑的纤维壁并且是膨胀的，比例尺为10微米；

图5是根据本发明实施方式的金属-内部-纤维-复合材料的电子显微图像，显示了纤维的视图，该纤维具有与金属微结构体紧贴的纤维壁，具有支撑的纤维壁并且是膨胀的，比例尺为1微米；

图6是根据本发明实施方式的金属-内部-纤维-复合材料的电子显微图像，显示了纤维的视图，该纤维具有与金属微结构体紧贴的纤维壁，具有支撑的纤维壁并且是膨胀的，比例尺为1微米；

图7是根据本发明实施方式的金属-内部-纤维-复合材料的电子显微图像，显示了纤维断裂导致的纤维横截面的视图，比例尺10微米；

图8是根据本发明实施方式的包括金属-内部-纤维-复合材料的织物；

图9是织物的光学显微图像，该织物是纱线，比例尺20微米；以及

图10金属-内部-纤维-复合材料的光学显微图像，基于纤维素的纤维是棉纤维，比例尺20微米。

图1和2显示了根据本发明的金属-内部-纤维-复合材料1的光学显微图像。所述元素金属为铜。纤维是基于纤维素的纤维2。金属-内部-纤维-复合材料通过根据本发明的方法合成/生产。光学显微图像表明金属-内部-纤维-复合材料由于金属微结构体5而有多明亮和有光泽。

图3至图7显示了互连以在基于纤维素的纤维2内部形成金属微结构体5的金属颗粒6。图3至图7还显示了金属微结构体5，所述金属微结构体5填充和延伸穿过并沿着纤维的连续空隙空间，使得纤维壁3在金属微结构体5周围形成保护层。

图7显示了断裂的金属-内部-纤维-复合材料1，显示了基于纤维素的纤维2的横截面和填充有金属颗粒6的连续空隙空间4/纤维腔的视图。

金属微结构体5的金属颗粒6的平均粒径可以通过确定金属颗粒6在图像平面中的几个方向上的扩展，基于测量金属颗粒6的合理数量，由电子显微图像得到。所得到的金属颗粒的尺寸通过测量的金属颗粒6的数目取平均值。金属颗粒6的合理数量例如为20、50或100。金属-内部-纤维-复合材料1的所得平均粒径为80nm至1000nm。

已经制备了金属-内部-纤维-复合材料1，其包括占金属-内部-纤维-复合材料总重量的60重量％、70重量％、80重量％、90重量％、95重量％或98重量％的金属微结构体5。

图3至图7显示了金属-内部-纤维-复合材料1，其中金属微结构体5填充空隙空间至纤维壁3紧密配合金属微结构体5的程度。

图3至图7还显示了纤维壁3由金属微结构体5支撑，使得纤维壁不塌陷。

图3至图7还显示了与处于空隙空间是空的状态的纤维相比，纤维是膨胀的。

根据本发明的金属-内部-纤维-复合材料1形成用于生产其织物7的通用原材料。图8示出了这样的导电织物7。

织物7是纸状结构，包括根据本发明的金属-内部-纤维-复合材料1并由其生产。图8示出了将纸状结构7与3V硬币电池连接的两个鳄鱼夹和在实验板上的红光发光二极管(LED)8(2.5V，25mA，100W)。

图9示出了纤维材料的光学显微图像，纤维材料是纱线，其中纤维材料已经通过根据本发明的方法制成导电的。

图10显示了金属-内部-纤维-复合材料，基于纤维素的纤维是棉纤维。

图1至图10表明，根据本发明的金属-内部-纤维-复合材料1增加了复合材料的弹性，因为金属微结构体和金属颗粒6在基于纤维素的纤维2内部受到保护，并且在进一步加工期间不能从其上脱离，因为在基于纤维素的纤维的表面上可能有金属涂层。

与在表面上具有金属涂层的基于生物聚合物的纤维相关的缺点是涂层可能不完整或导电性可被涂层中的裂纹抑制。根据本发明的金属-内部-纤维-复合材料1没有这种缺点。

下面概述生产根据本发明的金属-纤维复合材料的方法。

在该方法的示例性实施方式中，使用以下化学品：

苯甲醇(特别是无水的，纯度为99.8％)作为第一醇，乙酰丙酮铜(II)作为金属盐(Cu(acac)2，特别是纯度为99.99％)，和甘油作为第三醇(特别是纯度≥99％)，甲醇作为第二醇(特别是无水的，纯度为99.9％)和丙酮(特别是超干的≥99.8％)。使用所有化学品而无需进一步纯化。

或者，可使用其衍生物代替苯甲醇。例如甲基苯甲醇、甲氧基苯甲醇等中的一种。

或者，可以使用另一种多元醇代替甘油，例如乙二醇、二乙二醇、三乙二醇等中的一种。

或者，可以使用乙醇和丙醇中的一种代替甲醇。

此外，纸浆形式的脱木质素纤维素用作纤维材料。

脱木质素的纤维素可以例如以33重量％的纤维素在水混合物中的形式获得，其中可以通过在具有环境气氛的烘箱中在60℃下干燥纤维素来除去水。

在该示例性实施方式中，Cu(acac)2用作金属盐，然而乙酸铜、甲醇铜、乙酰丙酮镍、乙酸镍和甲醇镍，或金金属盐、银金属盐、钯金属盐、铂金属盐和铅金属盐中的一种也可与以上列出的化学品组合用作金属盐，并且在以下概述的方法的示例性实施方式中。

在该示例性实施方式中，脱木质素的纤维素用作纤维材料，然而，基于生物聚合物的纤维、基于纤维素的纤维和纤维织物，特别是聚合物纤维织物，可以与上面列出的化学品组合用作纤维材料，并且在下面概述的方法的示例性实施方式中。

为了生产，根据用于生产金属-纤维复合材料的方法的实施方式，根据本发明的金属-内部-纤维-复合材料，将600mgCu(acac)2溶解在5.2mL无水苯甲醇(涉及0.44摩尔Cu(acac)2/升的浓度)中，特别是在手套箱内在氩气气氛下。或者，浓度可以在0.2至0.5摩尔/升，特别是0.22摩尔/升的范围内。

加入5滴甲醇并搅拌混合物，特别是搅拌数小时。将该反应物混合物/溶液转移到含有30mg松散纤维素绒毛的玻璃容器中，特别是在手套箱内。

将反应容器用Teflon盖密封，特别是从手套箱中取出，并转移到设定在160℃的预热油浴中。不搅拌溶液并在160℃下保持3小时。然而，搅拌是任选的，这意味着溶液或者可以被搅拌。

将1.8ml甘油(苯甲醇总量的vol％：甘油的体积％＝3：1)滴在溶液的顶部。

在仍处于160℃的下一小时期间，现在微红色纤维素纤维周围的液体变成橙色且透明。

在该变色之后，加入2.6ml预先制备的0.44摩尔Cu(acac)2/升无水苯甲醇溶液加甲醇(浓度可以在0.2-0.5摩尔/升的范围内，特别是0.22摩尔/升Cu(acac)2)。反应物溶液的该添加进行两次以上，并且在添加步骤之间，将反应在160℃下保持1.5小时，直到液体再次变为橙色和透明。

最后一次变色后，将2.7mL甘油滴在上清液的顶部。该步骤是可选的，或者可以省略。

将反应在160℃下保持总共小于24小时，特别是小于12小时或小于8小时。如果省略添加甘油(参见上文)，则反应可在160℃下保持总共小于12小时。之后，将反应混合物冷却至室温。

如果施加搅拌(参见上文)并且省略添加甘油(参见上文)，则反应可在160℃下保持总共小于6小时。

将其中元素金属是铜的金属-内部-纤维-复合材料用丙酮洗涤几次，直到上清液透明和无色，并将它们在真空下干燥。

使用手套箱是任选的，因为该方法的所有步骤可以在手套箱外在环境大气条件下进行。

代替160℃，也可以使用140℃或180℃的温度。

也可以通过使用微波照射进行加热。

基于纤维素的纤维内金属微结构体的形成通过金属盐的金属离子物质向金属的转化进行。已经观察到，向第一和/或第二反应物混合物中加入甲醇支持还原过程，使得其进行得更快且更完全。

第一醇，特别是苯甲醇充当溶剂和充当还原剂。已经进一步观察到，除了第一醇和/或第二醇之外使用甘油进一步支持还原过程。在3小时的反应时间后，向反应物混合物/溶液中加入甘油以使金属盐渗透进入基于生物聚合物的纤维足够的时间可能是有利的。假定在合成开始时加入甘油可能太多地加速反应机理，并且金属也可能在溶液中形成，而不优先在基于生物聚合物的纤维内部形成。

已经观察到，在不重复将第二反应物混合物添加到与纤维材料组合的第一反应物混合物中的步骤的情况下，在基于生物聚合物的纤维内部形成的金属微结构体的量不足以使金属-内部-纤维-复合材料导电。

在不重复将第二反应物混合物加入到与纤维材料组合的第一反应物混合物中的步骤的情况下，金属-内部-纤维-复合材料通常包含占金属-内部-纤维-复合材料总重量约35重量％的金属微结构体。包含在金属-内部-纤维-复合材料内的金属微结构体的量可以例如基于在生产金属-内部-纤维-复合材料之前和之后称重纤维材料来确定。也可以基于称重金属-内部-纤维-复合材料和在选择性除去纤维材料之后称重金属-内部-纤维-复合材料来确定。

通过重复将第二反应物混合物添加到与纤维材料组合的第一反应物混合物中的步骤，可以制备包含所需量的金属微结构体的金属-内部-纤维-复合材料。例如，包含的金属微结构体可以占金属-内部-纤维-复合材料总重量的60重量％，至少70重量％，至少80重量％，至少90重量％或至少95重量％。

通过X射线衍射(未示出)对所制备的金属-内部-纤维-复合材料和纤维材料的分析表明，金属微结构体包括结晶金属颗粒。

用于生产根据本发明的金属-纤维复合材料的方法的其它优点简述如下：

-不需要昂贵的高真空工艺如磁控溅射，

-使用相对便宜的加热源，特别是油浴，微波辐射的简单合成，

-不需要催化剂，仅需要溶剂和金属盐，

-不需要金属-纤维复合材料的预处理或后处理以使其导电，

-与其他无电液相方法相比，方法是快速的(<24h)，

-该方法还在纤维材料内部，特别是在纤维的空隙空间内部提供大的金属微结构体的生长，其中通过比形成的金属微结构体的颗粒显著小的孔提供进入内部的通路。

-该方法还可用于制备导电的基于生物聚合物的纤维或三维纤维结构，例如基于纤维素的纤维或三维纤维结构，而不仅仅是2D样结构。

-该方法易于扩展，除了使用更多的化学品和更长的反应时间之外，不需要改变工艺参数。

-可以将金属-纤维复合材料与其它天然或合成纤维混合或纺丝。