研究人员已经开发出一种新型纤维，它融合了棉花的柔韧性和聚苯胺的导电性，聚苯胺是一种聚合物。在“碳水化合物聚合物”中详细介绍了这种创新材料，显示出在制造可穿戴电子纺织品方面的潜力，可用于健康监测和危险暴露检测等应用。(艺术家的概念。)来源:SciTechDaily.com
华盛顿州立大学(Washington State University)的一项突破，将棉花的柔韧性与纤维结合起来聚合物的导电性，为先进的可穿戴电子纺织品铺平了道路。
华盛顿州立大学开发的一种单链纤维具有棉花的柔韧性和聚苯胺聚合物的导电性。
新开发的材料显示出良好的可穿戴电子纺织品潜力。华盛顿州立大学的研究人员用一个为LED灯供电的系统和另一个感应氨气的系统测试了这些纤维，并在《碳水化合物聚合物》杂志上详细介绍了他们的发现。
新开发的纤维的显微图像显示了它们并排的混合物，其中一边是棉花，另一边含有可以携带电流的聚苯胺聚合物。来源:华盛顿州立大学
“我们将一种纤维分成两部分:一部分是传统的棉花:柔韧而坚固，足以日常使用，另一部分是导电材料，”华盛顿州立大学纺织品研究员、该研究的通讯作者刘航说。“棉花可以支撑导电材料，从而提供所需的功能。”
虽然还需要进一步的发展，但这个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补丁。这些贴片可以作为消防员、士兵或处理化学品的工人制服的一部分，以检测危险暴露。其他应用包括健康监测或运动衬衫，它比目前的健身监测器能做得更多。
刘说:“我们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，但我们希望未来你的日常服装也能实现这些功能。”“时尚不仅仅是色彩和风格，就像很多人认为的那样:时尚是科学。”
华盛顿州立大学纺织品研究员刘航说。资料来源:华盛顿州立大学院长黑尔
在这项研究中，华盛顿州立大学的研究小组努力克服了将导电聚合物与棉纤维素混合的挑战。聚合物是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，也被称为PANI，一种具有导电性能的合成聚合物，已经用于印刷电路板制造等应用。
虽然聚苯胺具有内在导电性，但它本身很脆，不能制成纺织品纤维。为了解决这个问题，华盛顿州立大学的研究人员将回收t恤中的棉纤维素溶解到一种溶液中，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融合在一起，然后将材料挤压成一种纤维。
华盛顿州立大学的纺织研究员刘恒(Hang Liu)正在观看新开发的纤维的显微图像，显示它们并排混合在一起，一边是棉花，另一边含有可以携带电流的聚苯胺聚合物。资料来源:华盛顿州立大学院长黑尔
结果显示出良好的界面键合，这意味着来自不同材料的分子通过拉伸和弯曲会保持在一起。
刘说，在棉纤维素和聚苯胺的界面上实现正确的混合物是一个微妙的平衡。
她说:“我们希望这两种解决方案能够发挥作用，这样当棉花和导电聚合物相互接触时，它们会混合到一定程度，从而粘合在一起，但我们不希望它们混合得太多，否则导电性会降低。”
参考文献:“用于可穿戴电子纺织品的纤维素基导电复合纤维的新型结构设计”，刘旺成，刘航，赵子辉，梁丹，钟伟宏，张金文，2023年8月18日，碳水化合物聚合物。DOI: 10.1016 / j.carbpol.2023.121308
本研究的其他作者包括第一作者刘王成、赵子辉、梁丹、钟伟宏和张金文。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。
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