基于银纳米线的柔性智能可穿戴纺织品研究进展 (1).pdf
《基于银纳米线的柔性智能可穿戴纺织品研究进展 (1).pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于银纳米线的柔性智能可穿戴纺织品研究进展 (1).pdf(9页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、 毛纺科技 第 卷 第 期 年 月:基于银纳米线的柔性智能可穿戴纺织品研究进展毋 童,方 剑,孙 哲(苏州大学 纺织与服装工程学院,江苏 苏州)摘 要:为了探究银纳米线()作为高导电纳米材料在柔性智能可穿戴器件中的应用,文章综述了基于 的柔性智能可穿戴纺织品研究进展,首先介绍了 的常用制备方法以及 基柔性可穿戴电子纺织品构造方法;然后进一步重点阐述了 基柔性可穿戴智能纺织品在电磁屏蔽、传感器及焦耳加热器等方面的应用;最后对 基智能可穿戴纺织品的未来发展进行了展望。文章为 在柔性元件和智能服装的研究提供了参考,并对存在的挑战进行了讨论。关键词:银纳米线;智能可穿戴;电磁屏蔽;柔性传感器中图分类号
2、:文献标志码:,(,):(),:;收稿日期:基金项目:国家自然科学基金面上项目();江苏省高校自然科学研究项目();江苏省卓越博士后计划项目()。第一作者:毋童,硕士生,主要研究方向为基于纺织品的智能可穿戴材料,:。通信作者:孙哲,讲师,博士,主要研究方向为基于皮革 合成革的智能传感器及智能可穿戴材料、纺织涂层用环境友好高分子材料,:。智能可穿戴电子设备能够感知和监测生理信号、用户活动和环境,对刺激做出反应,并从收集的信号和数据中提供有效反馈,已被应用于人体健康监测、运动检测、医用热疗以及其他高科技领域。随着智能可穿戴设备的不断发展和应用市场升级,消费者也对其提出了更高的要求。人们希望智能可穿
3、戴电子设备在拥有信号监测、快速响应等功能的同时,还具备优异的柔韧性和舒适性。鉴于此,纺织材料因其具有良好的透气性、柔韧性、可拉伸性以及出色的穿着舒适性成为制备柔性可穿戴材料的理想基材。相应地,作为柔性智能可穿戴设备的重要组成部分,由纺织材料与电子功能有效集成所制造的电子纺织品()成为实现智能设备柔性化、柔性材料智能化的关键。截止目前,柔性智能可穿戴纺织品在电磁屏蔽、电传感、电致发热等领域已取得重要进展。的整合设计,重点在于不牺牲纺织品特有性能的前提下赋予其良好的导电性。近年第 卷 第 期 年 月毛纺科技 来,各种导电材料被广泛用于构建,如金属和金属氧化物、导电聚合物和碳纳米材料等。其中,金属因
4、具有相对优异的导电性而取得大量研究。在众多金属材料中,银、铜和金的导电性较高,但金价格昂贵且不易获得,铜的化学稳定性较差,相比之下,金属银因具有制备来源广泛、化学性质稳定等优势,非常适用于 的制造。目前,作为导电材料使用的金属银拥有多种存在和应用形式,银纳米材料与块状材料相比具有一些独特而优越的物理和化学性能。其中,一维银纳米线()具有高纵横比、透光、导热、导电、高柔韧性和高机械强度等独特的理化性质,且 的一维线结构能形成电渗流网络,在变形后仍能保持良好的导电性,已在导电胶、催化剂、电子器件、触摸屏、光学器件和可穿戴传感器等方面大量应用。由此看来,可作为制备 的理想导电材料。当 被应用于制备柔
5、性电子纺织品时,其能够以高孔隙率的连续随机网络形式沉积在织物表面,赋予纺织品优异的导电性、抗菌性和抗紫外线性,对开发柔性可穿戴设备具有重要意义。本文综述了 的制备方法,然后对其与织物结合制备电子织物的装配方式及最终应用领域进行了综述,以期为 在柔性元件和智能服装中的应用提供参考,并对当前面临的挑战和未来的发展方向进行展望。的常用制备方法 制备工艺是决定 特性的关键因素。目前,国内外科研工作者已开发了多种制备 的工艺方法,其中模板法和多元醇法的使用较为广泛。对于模板法,虽然模板的预设尺寸有助于合成均匀的,但纯化方法相当复杂并且产量低,使其发展受限。综合可操作性、控制性、生产率及成本等方面来看,多
6、元醇法是目前最有前景的合成方法之一。等第一次提出利用被还原的铂()作为异相晶种,将乙二醇中的 还原成,并加入聚乙烯吡咯烷酮()使其指向生长为均匀的,制备得到的 横向尺寸可控制在 ,长度可达 。利用这种制备方法时,的分子量和浓度、控制剂的类型和浓度、搅拌速度、反应温度和时间都会影响产物质量。其中,反应温 度 对 于 确 定 的 尺 寸 至 关 重 要。等通过进一步研究发现,反应混合物温度控制在 时,即便持续加热时间 ,仍无 形成;在 左右生长的 平均长度为 ,与在 合成的纳米线相比,长度减少约;在 浓度方面,等观察到随着 浓度的增加,的直径变宽,导致纵横比变小。此外,随着 制备工艺逐渐成熟,研究
7、人员开 发 了 许 多 更 加 简 便、高 效 的 制 备 方 法。等提出了一种简化的合成方法,无需使用注射泵,大大减少了 的生产时间和成本,并实现了通过采用新制备的 和控制反应气体逸出来减少副产物的产生。等开发了一种 连续多步生长方法,将 溶液以低于 的速率注入反应体系,成功实现了无副产物银纳米颗粒的 大规模、高效合成,所得 的极高纵横比达 ,长度可超过,直径小于 。基柔性可穿戴电子纺织品的制造方法 制备可导电的纤维及织物是制造柔性可穿戴电子纺织品的关键。电子纺织品可以通过直接针织、编织、刺绣导电纤维或通过在织物上涂覆、印刷或层压导电材料来构造。制备导电纤维的方法主要分为 种:一种是利用由导
8、电材料形成的溶液或熔体进行共混纺丝,如静电纺和湿纺;另一种是利用物理和化学的方式在纤维表面(或内部)沉积和涂覆导电物质,如浸涂、喷涂等。此外,还可将上述方法进行组合来制造导电 纤 维,如 静 电 纺 丝 和 浸 涂 相 结 合。等通过将聚氨酯()纤维浸入作为涂层的 悬浮液中,取出后干燥 纤维,并多次循环该过程,制备得到 导电纤维。借助于 导电网络以及 纤维固有的可拉伸性和分层结构,所制备的电子纺织品表现出高导电性、高拉伸性、高灵敏度,并具有检测包括拉伸应变和压力在内的多种变形的能力。等利用超声波喷涂装置制备银纳米导电纤维,分散液在载气的帮助下通过喷嘴以液滴的形式喷涂在聚酯纤维上,再通过物理融合
9、接头促进纳米线网络在纤维表面的黏附和高效沉积。导电材料与纺织品结合最常见的方法是表面处理法,主要包括浸渍涂覆、镀层、共聚接枝等,通过在基材表面包覆导电物质或形成导电薄膜制备电子纺织品。等使用浸渍干燥方法将 与铜氨织物结合,可黏附、填充于纤维表面和间隙,形成连续导电网络,制备得到的织物表现出 毛纺科技 第 卷 第 期 年 月稳定的导电性和极好的柔韧性。等利用转移印刷油墨法,无需任何预处理步骤即可在纺织品表面沉积一层 导电网络。制备得到的导电织物薄层电阻低至 ,经过 次弯曲循环测试后,电阻仅增加了,表现出较好的力学柔韧性。同时,该涂层织物还可有效衰减 频率的电磁辐射,电磁干扰屏蔽性能()达,和市售
10、的电磁屏蔽织物效果相当。然而,表面处理法可在织物上沉积的导电材料负载量有限,等比较了 种方法制备的导电棉非织造布,一种是在棉非织造布上原位合成的 导电织物,另一种是采用浸涂法制备的导电织物。原位合成法制备的导电织物 含量高达 ,远高于浸涂织物 的 含量。将原位合成的 导电非织造布连接到电极构建的柔性压力传感器时具有 的较高灵敏度,且原位合成的 导电非织造布的耐洗性能更加优异。表面处理法的制备步骤简单、成本较低且应用范围广,但存在 与纺织品的结合牢度偏弱的问题。等引入交联剂聚多巴胺处理棉织物,以提 高 对 棉 的 附 着 力,制 备 得 到 的 聚多巴胺纳米复合布在 次弯曲循环和 次水洗循环中,
11、电阻依然保持稳定。除了引入交联剂来改善 在纺织品表面的附着力外,还可以通过给导电织物添加适当的保护层来防止 的脱落和氧化。等集成聚氨酯层来稳定碳纤维织物上的 导电网络,在通过弯曲测试、超声波水洗和胶带剥离测试后,导电网络依然保存完好。基柔性可穿戴电子纺织品的应用 可与各种纺织材料进行结合,以获得具有各种优异性能的电子纺织品,表 详细列举了 与纺织材料结合的应用研究及相关性能。表 与纺织材料结合的应用 应用基材制备方法性能来源电磁屏蔽碳纤维织物()浸涂:,导电性:非织造布浸涂:,方阻:涤纶滴涂:棉浸涂:,导电性:传感器棉喷涂灵敏度:,响应时间 聚氨酯()毛细管效应导电性:,断裂伸长率:,响应时间
12、:棉浸涂导电性:,灵敏度:,响应时间 棉浸涂灵敏度:,薄层电阻:,响应时间:棉水热法灵敏度:,响应时间:纳米纤维网浸涂检测到与 电极相似的心电图信号丝绸层层组装湿度响应时间:,薄层电阻:焦耳加热器棉浸涂工作温度:,所需功率密度:非织造布喷涂薄层电阻:,工作温度:,所需功率:锦纶喷涂工作温度:,所需功率密度 棉浸涂工作电压:,工作温度:聚酰亚胺薄膜喷涂工作温度:,电流:锦纶喷涂工作电压:,工作温度:电磁屏蔽 电磁干扰()屏蔽和吸收装置可有效切断或延长电磁波的传播路径,影响其性能的关键参数包括电导率、屏蔽效能()和材料密度等。由于质量重、成本高、柔韧性差等缺点,传统的基于金属的电磁屏蔽材料已不能满
13、足现代电子设备对轻量化、柔性化的要求。近年来,许多 复合材料被用作 屏蔽和吸收材料。图 示出 基柔性可穿戴智能纺织品在电磁屏蔽方面的应用。等采用一种简便的浸涂方法,制造了兼具柔性和高导电性的 基聚间苯二甲酰胺()非织造布。聚,乙烯二氧噻吩 聚苯乙烯磺酸盐被用作外涂层,以提高 和 纤维的附着力以及 的热稳定性,见图()。第 卷 第 期 年 月毛纺科技 所制备的复合非织造布薄层电阻低至 。单层非织造布在 波段的平均 屏蔽效能高达 ,在经过洗涤、弯曲、高温处理和各种化学腐蚀后,复合非织造布的屏蔽效能有所降低,但仍可满足电磁屏蔽效能为 的工业要求。图 基柔性可穿戴智能纺织品在电磁屏蔽方面的应用 ():
14、;();()理想的电磁干扰屏蔽纺织品()在满足电磁屏蔽效能的同时,还需要具有良好的机械性能,以保证 其 能 在 恶 劣 环 境 下 长 期、稳 定 地 使 用。等通过将 分散体滴涂在 预应变的纺织品上,并用相同方法滴涂超疏水涂层()分散体,制备得到一种具有高拉伸性和可靠性的超疏水,见图()。其接触角高达 ,滑动角 为 ,厚 度 仅 为 ,显 示 出 高 达 的优异 屏蔽效果。在耐久性方面,在经受 次 的拉伸 释放循环、的超声波处理、次的剥离测试、强酸 碱溶液和不同的有机溶剂处理后仍保持出色的超疏水和 屏蔽性能。等利用溶液涂层法在碳纤维织物()上依次涂覆 和 层,层可稳定织物表面的 网络且不会影
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于银纳米线的柔性智能可穿戴纺织品研究进展 1 基于 纳米 柔性 智能 穿戴 纺织品 研究进展
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。