为智能纺织品开发的新型导电棉基纤维
华盛顿州立大学开发的单股纤维具有棉花的柔韧性和聚苯胺聚合物的导电性。
新开发的材料在可穿戴电子纺织品方面显示出良好的潜力。华盛顿州立大学的研究人员使用一个为 LED 灯供电的系统和另一个感知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。
“我们将一种纤维分为两部分：一部分是传统的棉：具有足够的柔韧性和强度，适合日常使用，另一侧是导电材料，”华盛顿州立大学纺织研究员兼该研究的通讯作者 Hang Liu 说。“棉花可以支撑导电材料，从而提供所需的功能。”
虽然还需要更多的开发，但我们的想法是将此类纤维作为带有柔性电路的传感器贴片集成到服装中。这些补丁可以成为消防员、士兵或处理化学品以检测危险暴露的工人制服的一部分。其他应用包括健康监测或运动衬衫，其功能比当前的健身监测器更多。
“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，但我们希望将来你的日常服装也能实现这些功能，”刘说。“时尚不仅仅是颜色和款式，正如很多人认为的那样：时尚是科学。”
在这项研究中，华盛顿州立大学团队致力于克服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非常大分子的物质。在这种情况下，研究人员使用了聚苯胺，也称为 PANI，这是一种具有导电性能的合成聚合物，已用于印刷电路板制造等应用。
虽然聚苯胺本身具有导电性，但它很脆，并且本身无法制成纺织品纤维。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，并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合并在一起，并将材料挤出形成一根纤维。
结果显示出良好的界面结合，这意味着来自不同材料的分子可以通过拉伸和弯曲保持在一起。
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种微妙的平衡。
“我们希望这两种解决方案能够发挥作用，以便当棉花和导电聚合物相互接触时，它们会在一定程度上混合以粘合在一起，但我们不希望它们混合太多，否则导电率会降低，“ 她说。
这项研究的其他华盛顿州立大学作者包括第一作者 Wang Cheng Liu 以及 Zihui Zhu、Dan Liang、Wei-Hongzhong 和 JinwenZhang。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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