【学术聚焦】2022年第17期：蔡光明教授团队在大规模制备纱线基柔性传感器及其高温应用方面取得进展

具有温度监测和人体运动检测功能的电子纺织品引起了人们的广泛关注，尤其是那些可以在高温等极端条件下工作的纺织品。一般来说，为了满足电子纺织品在高温环境中的应用要求，纱线的耐热性、导电性和良好的拉伸性是必不可少的。然而，同时满足所有这三个条件的纱线的制造仍然存在重大挑战。

近日，武汉纺织大学纺织科学与工程学院蔡光明教授团队研究报道了一种通过纺纱方式大规模制备具有阻燃功能的可拉伸纱线。纱线横截面呈三明治结构，外层芳纶纤维呈蓬松结构阻挡了空气对流并减少了热传递，中间的碳纳米管@芳纶纤维层赋予纱线导电性，内层氨纶赋予纱线优异的拉伸性(图1)。所获得的电子纱线具有出色的纺织可加工性，可以通过编织、针织和缝纫等纺织加工方法轻松集成到纺织品中，用于可穿戴传感应用。该成果以Facile and scalable fabrication of stretchable flame-resistant yarn for temperature monitoring and strain sensing为题发表在发表于《ChemicalEngineering Journal》上。文章DOI：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.138465。论文的第一作者为武汉纺织大学纺织科学与工程学院2020级研究生邹思卓，共同通讯作者为武汉纺织大学纺织科学与工程学院李岱祺博士，清华大学张莹莹教授和武汉纺织大学纺织科学与工程学院蔡光明教授。

图1.可拉伸耐高温电子纱线高温下拉伸传感性能

所得的纱线传感器具有独特的高伸长率(拉伸率高达160 %)、出色的隔热性(|Δ T|在350 °C时为131°C)和较宽泛的使用温度(0-300 °C)，解决了电子纺织品在高温下拉伸性差的问题(图2)。高温下令人满意的应变传感性能和出色的热传感性能使其可以通过主动（拉伸）和被动（热传感）模式传输高温警报信号。可拉伸耐高温纱线的开发代表了高温传感纺织品的突破，为可穿戴纺织品提供了新的设计思路。

图2.可拉伸耐高温电子纱线的热学性质

蔡光明教授团队长期从事纱线基电子纺织品的开发与应用，并发表相关高水平研究论文15篇。该工作是团队近期大规模纺纱制备纱线基传感器的最近进展之一，是其前期研究工作SmartMat (2022)21.1151;Composites Part A: Applied Science and Manufacturing (2021): 106520;Chemical Engineering Journal (2020): 123376.; Chemical Engineering Journal(2020): 123036.; Composites Part B: Engineering (2020): 107683; ACS applied materials & interfaces (2020): 29717-29727.; ACS applied materials & interfaces (2019): 7338-7348.; ACS applied materials & interfaces (2018): 32726-32735; Chemical Engineering Journal (2017): 396-403的延续。

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