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具有危险感知和触摸定位功能的智能蚕丝织物

放大字体  缩小字体 发布日期:2024-04-25  来源:高分子科学前沿  浏览次数:95
核心提示:随着智能可穿戴设备的兴起,人们致力于发展具有与人体皮肤相似感知功能的智能纺织品。然而,迄今为止,相关产品的感知及应变能
      随着智能可穿戴设备的兴起,人们致力于发展具有与人体皮肤相似感知功能的智能纺织品。然而,迄今为止,相关产品的感知及应变能力、识别的精准度方面仍有待提高。
      近日,清华大学化学系张莹莹教授团队制备了具有优异力学和电学性能的蚕丝基离子水凝胶(SIH)纤维,并基于此设计了一种智能感知纺织品。该纺织品能够快速响应外部危险,如火烧、水浸和锐利物划伤,以保护机体免受伤害;同时,还设计了能够特异性识别、可准确定位人体手指触摸的感知纺织品,使其可以用作柔性可穿戴人机交互界面,以辅助人们便捷地控制远程终端。
      研究人员利用从蚕茧中提取的丝素蛋白制备了纺丝原液,并采用连续湿法纺丝方法制备再生蚕丝纤维,将该纤维通过含有离子液体、甘油和水的溶液中以进行溶剂交换,制备了SIH纤维。该纤维展现出良好的柔性、透明性和可编织性,并且具有良好的导电性,可用作电致发光器件的柔性透明电极。
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      SIH纤维表现出优异的力学与电学性能,其拉伸强度和断裂伸长率分别达到4MPa和530%,而进一步的牵伸处理(溶剂交换前)可以将其拉伸强度提高至55MPa,比之前报道的水凝胶纤维(小于10 MPa)高出数倍。其离子电导率可达0.45S/m,并且在放置3周后或在各种机械刺激(按压、弯曲、拉伸)下能够保持稳定。
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      研究人员探索了SIH纤维在危险感知智能纺织品中的潜在应用。通过将SIH纤维集成到商业手套中,设计了一种用于仿生机械手的智能防护手套。当暴露在危险条件(火、水和锐利物)下时,智能手套会产生特征电学信号,以准确地识别这些危险。
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      此外,研究人员还使用SIH纤维设计了可以特异性识别、准确定位人手触摸的纤维与织物。首先制备了SIH纤维基织物,然后通过电路系统设计,可以特异性识别和准确定位人手触摸的位点或区域,这使其不同于对任何物体接触/按压都产生响应的压阻型或电容型传感织物。当人们穿戴由SIH纤维制成的织物时,可以通过对其进行触摸以控制远程终端。
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      相关研究展示了天然蚕丝材料在智能穿戴领域的巨大潜力,并且为下一代智能可穿戴设备和柔性智能纺织品的设计与制备提供了参考,并以“Intelligent perceptual textiles based on ionic-conductive and strong silk fibers”发表在《Nature Communications》上。
      原文链接:inktype="text" imgurl="" tab="outerlink" data-linktype="2" style="margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; text-decoration-line: none; -webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0); -webkit-user-drag: none; cursor: pointer; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">https://www.nature.com/articles/s41467-024-47665-y
 
 
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