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武漢紡織大學(xué)徐衛(wèi)林院士團(tuán)隊(duì) CEJ：用于智能消防系統(tǒng)的增強(qiáng)電輸出和熱適應(yīng)性的互鎖芯鞘摩擦電紗線/織物
2024-03-13  來源：高分子科技

  每年火災(zāi)事故頻繁發(fā)生，對(duì)公共安全、財(cái)產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅。目前，將自供電柔性電子紡織品設(shè)計(jì)用于消防救援引起了廣泛關(guān)注。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，發(fā)現(xiàn)理想的智能救援系統(tǒng)應(yīng)具有能量收集的能力、結(jié)構(gòu)靈活，且擁有出色的熱防護(hù)功能，在高溫條件下仍能保持其穩(wěn)定的機(jī)電性能。然而，現(xiàn)有的芯鞘結(jié)構(gòu)摩擦電紗線因其有限的電輸出性能和較差的熱適應(yīng)性而限制其實(shí)際應(yīng)用。



  針對(duì)上述問題，武漢紡織大學(xué)省部共建國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室徐衛(wèi)林院士團(tuán)隊(duì)利用可擴(kuò)展編織技術(shù)制造了一種具有互鎖芯鞘絨圈結(jié)構(gòu)的摩擦電紗線/織物，并展示了其在智能消防領(lǐng)域的應(yīng)用。研究成果以“Enhancing electrical output and thermal adaptivity in an interlocked core-sheath triboelectric yarn/fabric for intelligent fire-rescue systems”為題發(fā)表在國際期刊Chemical Engineering Journal上。 


圖1. 互鎖芯鞘摩擦電紗線的結(jié)構(gòu)與功能設(shè)計(jì)以及應(yīng)用展示


  該互鎖芯鞘摩擦電紗線內(nèi)層為交叉纏繞的鍍銀導(dǎo)電紗線，外層為絨圈狀的聚酰亞胺紗線。這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、擴(kuò)大了接觸面積并提高了介電層包覆效果，使該摩擦電紗線具有優(yōu)異的電輸出性能，并在25-250 ℃寬溫度范圍內(nèi)擁有出色的熱穩(wěn)定性。此外，它可以與商用消防服相結(jié)合，無縫集成到自供電消防救援系統(tǒng)中，用于運(yùn)動(dòng)監(jiān)測、位置獲取和被困消防員的逃生警告。這種新穎的具有互鎖芯鞘絨圈結(jié)構(gòu)的自供電傳感紗線有望為下一代智能消防救援系統(tǒng)的構(gòu)建提供新的制造策略。 


圖2.互鎖芯鞘摩擦電紗線在運(yùn)動(dòng)檢測、位置獲取、逃生報(bào)警中的應(yīng)用


  武漢紡織大學(xué)省部共建國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室劉可帥教授為該論文通訊作者，團(tuán)隊(duì)長期從事功能性纖維材料加工和高性能特種紡織品研究，獲得2022年湖北省科學(xué)技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)一項(xiàng)，2018年湖北省科學(xué)技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)一項(xiàng)，2019年安徽省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)一項(xiàng)。迄今已在Advanced Functional Materials, Composite Part B, Chemical Engineering Journal, Advanced Science等國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊發(fā)表文章40余篇。該工作得到徐衛(wèi)林院士的大力指導(dǎo)以及國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、湖北省科技創(chuàng)新人才計(jì)劃課題、湖北省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃課題等經(jīng)費(fèi)支持。


  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.150172

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