近日,我校国家地方联合工程实验室王金凤教授、张守伟博士团队在废弃织物资源化利用领域取得新的成果,成功将废弃芳纶织物转化为具有三维纳米多孔结构的芳纶纳米纤维气凝胶纤维,实现了高效渗透能转换与自供能触觉传感功能。相关成果以“Waste Fabric-Derived Aerogel Fiber for Self-Powered Tactile Sensing with High Sensitivity”为题,发表在国际权威期刊Advanced Functional Materials>上”(论文链接:https://doi.org/10.1002/adfm.202520263),武汉纺织大学为论文第一署名单位,技术研究院硕士研究生彭梦园同学为第一作者,张守伟博士和王金凤教授为通讯作者。

研究团队通过湿法纺丝和冷冻干燥技术,将废弃芳纶织物转化为均匀、具有纳米多孔结构的气凝胶纤维。基于仿生自供能力传感器的设计灵感,模仿人体皮肤中机械感受器通过离子电流传递触觉信号的机制。制备过程中,芳纶纳米纤维在凝固浴中重新形成氢键,构建出稳定的三维网络结构。最终封装在聚二甲基硅氧烷中的气凝胶纤维,在受力时可选择性驱动阳离子迁移,产生可测电流信号,从而实现无需外接电源的高灵敏度触觉感知。该气凝胶纤维在500倍氯化钠浓度梯度下表现出极低的内阻(约10 kΩ),最大输出功率密度达17.6 W/m²,并具备25毫秒的快速响应时间和0.2 mN的超低检测限,在实时运动监测等领域展现出广阔的应用前景。

张守伟博士毕业于法语天主教鲁汶大学(Université catholique de Louvain, Belgium),先后在美国圣母大学(University of Notre Dame, USA)和中国地质大学(武汉)从事博士后研究工作。2022年加入先进纺纱织造及清洁生产国家地方联合工程实验室王金凤教授团队,从事纳米纤维基多孔膜材料的功能化及其在离子筛分、生物传感、环境监测及能量收集方面的应用研究。目前,以第一作者/通讯作者在J. Am. Chem. Soc.,Adv. Funct. Mater., Matter, Anal. Chem., ACS Appl. Mater. Interfaces等国际知名权威期刊发表SCI论文15篇。