清華大學(xué)張瑩瑩課題組:桑蠶絲智能纖維與織物

隨著世界文明的進(jìn)程,纖維革命已在悄然醞釀之中,纖維被賦予感知和信息處理功能,從而使于人們息息相關(guān)的日常服飾擁有智慧、應(yīng)答與反饋能力。智能紡織品應(yīng)運(yùn)而生,智能纖維作為智能紡織品的一部分,是指既能夠感知到外界環(huán)境或內(nèi)部狀態(tài)變化、刺激,并能夠做出反應(yīng)( 響應(yīng)) 的纖維,是真正意義上的智能可穿戴產(chǎn)品。遺憾的是傳統(tǒng)服裝行業(yè)的纖維雖然具有各種優(yōu)良性能,但并不具有導(dǎo)電性,所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)智能化。

自古以來(lái),中國(guó)生產(chǎn)的絲綢以其色澤光麗、質(zhì)地柔軟的特性,深受各國(guó)人民的喜愛(ài)。中國(guó)是蠶絲的發(fā)源地,種桑養(yǎng)蠶制絲織綢是我國(guó)古代對(duì)世界物質(zhì)文明和精神文明的重大貢獻(xiàn)。在智能紡織品萌芽和發(fā)展的今天,如能賦予桑蠶絲新的功能,無(wú)疑會(huì)為絲綢業(yè)的發(fā)展注入新的活力。然而,目前報(bào)道的再生蠶絲往往具有脆性,這限制了其在柔性電子紡織品中的實(shí)際應(yīng)用。

為了開(kāi)拓桑蠶絲在智能纖維領(lǐng)域的運(yùn)用,清華大學(xué)的張瑩瑩課題組利用靜電紡絲技術(shù)將桑蠶絲材料與碳納米管相結(jié)合,成功在蠶絲纖維中嵌入了超強(qiáng)導(dǎo)電的碳納米管纖維,從而制得了超柔、超輕、超強(qiáng)的桑蠶絲纜線。此外,研究人員展示了這種智能蠶絲的防水濺功能。進(jìn)一步的,他們展示了這種纖維在柔性電子織物中的運(yùn)用,所得的電子織物具備了智能變色、無(wú)線充電等功能。

清華大學(xué)張瑩瑩課題組:桑蠶絲智能纖維與織物的圖1

▲導(dǎo)電蠶絲制備示意圖

該導(dǎo)電桑蠶絲表現(xiàn)出高電導(dǎo)(31000 S/m)、高機(jī)械強(qiáng)度(16 cN/tex)、優(yōu)異的耐疲勞性(1000次彎曲)和耐濕性(RH=70%)。作為柔性電子織物,該導(dǎo)電桑蠶絲還具有良好的透氣性和質(zhì)輕的特點(diǎn)。加之桑蠶絲本身的天然材料屬性,這種桑蠶絲在穿戴電子織物中具有很大優(yōu)勢(shì)。

此外研究人員表示,這種利用靜電紡絲制備包芯結(jié)構(gòu)纖維的方法也可用于制造其他功能纖維。期待該類智能纖維有朝一日為傳統(tǒng)紡織產(chǎn)業(yè)帶來(lái)顛覆性的變化。

相關(guān)研究報(bào)告以Splash-Resistant and Light-Weight Silk-Sheathed Wires for Electronic Textiles為題發(fā)表于《Nano Letters》雜志,文章的第一作者是清華大學(xué)博士研究生訚哲,通訊作者是張瑩瑩。

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