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新研发的双面智能纺织纤维兼具导电性和柔韧性

文章来源：新能源网更新时间：2023-12-13 16:10:50

导电"智能织物"有许多潜在应用，但通常情况下，专用纤维通常不如普通材料制成的纤维柔软灵活。然而，一种实验性的新型双面纤维既柔软又导电。这种纤维由华盛顿州立大学的科学家团队开发，由两种物质制成：从回收的 T 恤衫中提取的棉纤维素和一种名为聚苯胺的现有导电合成聚合物。

这种单股纤维兼具棉花的柔韧性和一种名为聚苯胺的聚合物的导电性。在可穿戴电子纺织品方面显示出良好的潜力。华盛顿州立大学的研究人员在《碳水化合物聚合物》（Carbohydrate Polymers）杂志上详细介绍了他们的研究成果。

一面是棉花，另一面是导电聚合物图/华盛顿州立大学

聚苯胺与棉纤维素结合在一起后会太脆，无法单独形成可用的纤维。也就是说，这两种材料并不是简单地混合成一种同质混合物。如果是这样，聚苯胺就会被稀释到失去导电性的程度。

为了解决这个问题，西悉尼大学的研究人员将从回收的 T 恤衫中提取的棉纤维素溶解到一种溶液中，并将导电聚合物溶解到另一种单独的溶液中。然后将这两种溶液并排合并在一起，挤出材料制成一根纤维。

在这项研究中，WSU 团队努力克服将导电聚合物与棉纤维素混合的难题。聚合物是一种具有重复模式的大分子物质。在这种情况下，研究人员使用了聚苯胺（又称 PANI），这是一种具有导电性能的合成聚合物，已被用于印刷电路板制造等应用中。结果显示界面结合良好，这意味着不同材料的分子在拉伸和弯曲过程中都能保持在一起。

首席科学家刘航正在处理一卷材图/料华盛顿州立大学的 Dean Hare

"我们将一种纤维分为两部分：一部分是传统的棉花：柔韧性和强度足以满足日常使用，而另一面则是导电材料，"该研究的通讯作者、西悉尼大学纺织品研究员刘航说。"棉花可以支撑导电材料，而导电材料可以提供所需的功能。"

虽然还需要更多的开发工作，研究人员的想法是将这样的纤维集成到服装中，作为带有柔性电路的传感器贴片。这些补丁可以成为消防员、士兵或处理化学品的工人制服的一部分，以检测是否接触到危险物质。其他应用还包括健康监测或运动衬衫，它们比目前的健身监测器能做得更多。

刘航副教授领导的研究论文最近发表在《碳水化合物聚合物》杂志上。这项研究的其他作者包括第一作者刘旺成、赵子辉、梁丹、钟伟红和张金文。这项研究得到了美国国家科学基金会和沃尔玛基金会项目的支持。

刘说："现在已经有一些智能可穿戴设备，比如智能手表可以跟踪你的运动和人体生命体征，但我们希望将来你的日常服装也能实现这些功能。时尚并不像很多人认为的那样只是颜色和款式，时尚就是科学。"

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