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科技資訊
東華大學研發具有濕熱穩定性和舒適性的摩擦/鐵電協同電子織物材料
時間:2020年1月2日  來源:紡織導報

   隨著可穿戴電子設備的蓬勃興起,人們對隨身能源的需求逐漸增大,基于織物的能源器件引起了人們極大的興趣。然而,體表與環境復雜多變的濕熱條件往往會影響電學織物的性能。此外,這些隨身設備的透氣、透濕及可水洗性也逐漸成為研究者關注的焦點。鑒于此,東華大學王宏志教授課題組以“全纖維”為設計原則,開發了一種具有濕熱穩定性和舒適性的摩擦/鐵電協同電子織物材料。相關研究成果以《具有濕熱穩定性和舒適性的摩擦/鐵電協同電子織物材料》(“All-fiber tribo-ferroelectric synergisticelectronics with high thermal-moisture stability and comfortability”,DOI:10.1038/s41467-019-13569-5)為題發表于國際知名學術期刊《自然•通訊》(Nature Communications)。

  在本研究中,研究人員利用靜電紡絲技術制備了鐵電聚合物(P(VDF-TrFE))和聚酰胺6(PA6)兩種納米纖維作為功能材料,通過摩擦表面極化和鐵電極化的相互作用,實現了摩擦/鐵電協同電學增強。這種電子織物材料在低頻外力作用下可產生5.2 W·m-2的峰值功率密度。

(a)和(b)電子織物材料的實物和結構示意圖;(c)P(VDF-TrFE)納米纖維鐵電體的電滯回線;(d)摩擦/鐵電協同模型示意圖

  研究人員利用親水聚丙烯腈(PAN)和聚酰胺6微納米纖維和疏水棉織物構筑了額外的吸濕排汗層。全纖維的設計理念,保證了織物材料優良的透氣和透濕性能,其較低的干態熱阻和蒸發阻有利于維持舒適的體表微環境。

(a)電子織物材料的透氣、透濕及吸濕排汗功能示意圖;(b)和(c)親水纖維的多級網絡結構及直徑分布

  此外,研究人員還演示了電子織物在彎折、抖動時驅動液晶顯示器、數字化發光點陣、電子手表,以及為鋰電池充電、驅動藍牙信號傳輸系統、實時捕捉足部姿態等應用。

 

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