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新研發(fā)的雙面智能紡織纖維兼具導(dǎo)電性和柔韌性
文章來源:新能源網(wǎng)     更新時(shí)間:2023-12-13 16:10:50
導(dǎo)電"智能織物"有許多潛在應(yīng)用,但通常情況下,專用纖維通常不如普通材料制成的纖維柔軟靈活。然而,一種實(shí)驗(yàn)性的新型雙面纖維既柔軟又導(dǎo)電。這種纖維由華盛頓州立大學(xué)的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)開發(fā),由兩種物質(zhì)制成:從回收的 T 恤衫中提取的棉纖維素和一種名為聚苯胺的現(xiàn)有導(dǎo)電合成聚合物。

這種單股纖維兼具棉花的柔韌性和一種名為聚苯胺的聚合物的導(dǎo)電性。在可穿戴電子紡織品方面顯示出良好的潛力。華盛頓州立大學(xué)的研究人員在《碳水化合物聚合物》(Carbohydrate Polymers)雜志上詳細(xì)介紹了他們的研究成果。

一面是棉花,另一面是導(dǎo)電聚合物 圖/華盛頓州立大學(xué)

聚苯胺與棉纖維素結(jié)合在一起后會(huì)太脆,無法單獨(dú)形成可用的纖維。也就是說,這兩種材料并不是簡(jiǎn)單地混合成一種同質(zhì)混合物。如果是這樣,聚苯胺就會(huì)被稀釋到失去導(dǎo)電性的程度。

為了解決這個(gè)問題,西悉尼大學(xué)的研究人員將從回收的 T 恤衫中提取的棉纖維素溶解到一種溶液中,并將導(dǎo)電聚合物溶解到另一種單獨(dú)的溶液中。然后將這兩種溶液并排合并在一起,擠出材料制成一根纖維。

在這項(xiàng)研究中,WSU 團(tuán)隊(duì)努力克服將導(dǎo)電聚合物與棉纖維素混合的難題。聚合物是一種具有重復(fù)模式的大分子物質(zhì)。在這種情況下,研究人員使用了聚苯胺(又稱 PANI),這是一種具有導(dǎo)電性能的合成聚合物,已被用于印刷電路板制造等應(yīng)用中。結(jié)果顯示界面結(jié)合良好,這意味著不同材料的分子在拉伸和彎曲過程中都能保持在一起。

首席科學(xué)家劉航正在處理一卷材 圖/料華盛頓州立大學(xué)的 Dean Hare

"我們將一種纖維分為兩部分:一部分是傳統(tǒng)的棉花:柔韌性和強(qiáng)度足以滿足日常使用,而另一面則是導(dǎo)電材料,"該研究的通訊作者、西悉尼大學(xué)紡織品研究員劉航說。"棉花可以支撐導(dǎo)電材料,而導(dǎo)電材料可以提供所需的功能。"

雖然還需要更多的開發(fā)工作,研究人員的想法是將這樣的纖維集成到服裝中,作為帶有柔性電路的傳感器貼片。這些補(bǔ)丁可以成為消防員、士兵或處理化學(xué)品的工人制服的一部分,以檢測(cè)是否接觸到危險(xiǎn)物質(zhì)。其他應(yīng)用還包括健康監(jiān)測(cè)或運(yùn)動(dòng)襯衫,它們比目前的健身監(jiān)測(cè)器能做得更多。

劉航副教授領(lǐng)導(dǎo)的研究論文最近發(fā)表在《碳水化合物聚合物》雜志上。這項(xiàng)研究的其他作者包括第一作者劉旺成、趙子輝、梁丹、鐘偉紅和張金文。這項(xiàng)研究得到了美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)和沃爾瑪基金會(huì)項(xiàng)目的支持。

劉說:"現(xiàn)在已經(jīng)有一些智能可穿戴設(shè)備,比如智能手表可以跟蹤你的運(yùn)動(dòng)和人體生命體征,但我們希望將來你的日常服裝也能實(shí)現(xiàn)這些功能。時(shí)尚并不像很多人認(rèn)為的那樣只是顏色和款式,時(shí)尚就是科學(xué)。"

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