可穿戴器件的廣闊應(yīng)用前景極大地刺激了織物電子器件的相關(guān)工程與技術(shù)發(fā)展。將功能材料聚吡咯沉積到織物表面能賦予織物一些特殊性能，且這些性能會隨著聚吡咯含量的增加而有所提升。然而，因織物自身成分、結(jié)構(gòu)等原因，它們對聚吡咯的負(fù)載量存在上限。如何在聚合條件相同情況下進(jìn)一步提高織物上聚吡咯的負(fù)載量，這對于功能織物的性能提升以及實(shí)際生產(chǎn)都有著重要意義。
近期，江南大學(xué)王潮霞教授團(tuán)隊(duì)通過滴涂法在尼龍織帶的纖維表面搭建針狀β-FeOOH支架（圖1），為后續(xù)聚吡咯的原位生長提供空間，提高了尼龍織帶表面的聚吡咯負(fù)載量以及織物的導(dǎo)電性（圖2）。由于具有較好的導(dǎo)電性以及較多的聚吡咯負(fù)載，PFCNS作為電極表現(xiàn)出更高的電化學(xué)性能（圖3）。采用叉指并聯(lián)形式對PFCNS進(jìn)行集流，使織物相應(yīng)的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行重組，進(jìn)一步提高了所得織物PFCNS的電熱溫度（圖4）。PFCNS還具有應(yīng)變傳感功能，在拉伸和按壓情況下都有一定的電阻變化。在將PFCNS用于監(jiān)測膝蓋彎曲活動時，由于膝蓋對PFCNS會產(chǎn)生拉伸和按壓兩種作用效果，結(jié)合拉伸和按壓兩種電阻變化機(jī)理對膝蓋活動的傳感信號曲線進(jìn)行了分析（圖5）。
圖1. β-FeOOH漿料和PFCNS的制備及FE-SEM圖
圖3. PFCNS與對照樣PFHNS、PNS的電化學(xué)性能測試
圖4. PFCNS以及被叉指并聯(lián)集流后的電熱性能測試
該工作是團(tuán)隊(duì)關(guān)于電熱、儲能和傳感相關(guān)研究的最新進(jìn)展之一。在實(shí)際生產(chǎn)中，靠加大原料的投入來提升材料性能會產(chǎn)生更多的成本消耗，如何降低生產(chǎn)成本并提高性能是研究人員需要考慮的。為此，團(tuán)隊(duì)采用成本較低的β-FeOOH對織物進(jìn)行修飾，以及改變集流方式來進(jìn)一步提高材料的性能。此外，對傳感信號進(jìn)行解析是使傳感材料得以應(yīng)用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因而采用了多種電阻變化機(jī)理來分析傳感信號。近兩年來，團(tuán)隊(duì)開展了一系列功能紡織品的研究，例如太陽能熱管理織物（Energy Storage Mater 42, 2021, 636–644）、光熱響應(yīng)織物（Chem Eng J, 419, 2021, 129553）、基于靜電紡絲膜的壓阻傳感器（Chem Eng J, 426, 2021, 131152）、織物基拉伸傳感器（Adv Mater Technol, 7, 2022, 2100675；Chem Eng J, 404, 2021, 126393）、電熱變色織物（ACS Appl Mater Interfaces, 12, 2020, 21854?21862）、光熱變色織物（J Mater Chem A, 9, 2021, 20565–20575）等。
原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsami.2c06701
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