可穿戴器件的廣闊應用前景極大地刺激了織物電子器件的相關(guān)工程與技術(shù)發(fā)展。將功能材料聚吡咯沉積到織物表面能賦予織物一些特殊性能，且這些性能會隨著聚吡咯含量的增加而有所提升。然而，因織物自身成分、結(jié)構(gòu)等原因，它們對聚吡咯的負載量存在上限。如何在聚合條件相同情況下進一步提高織物上聚吡咯的負載量，這對于功能織物的性能提升以及實際生產(chǎn)都有著重要意義。
近期，江南大學王潮霞教授團隊通過滴涂法在尼龍織帶的纖維表面搭建針狀β-FeOOH支架（圖1），為后續(xù)聚吡咯的原位生長提供空間，提高了尼龍織帶表面的聚吡咯負載量以及織物的導電性（圖2）。由于具有較好的導電性以及較多的聚吡咯負載，PFCNS作為電極表現(xiàn)出更高的電化學性能（圖3）。采用叉指并聯(lián)形式對PFCNS進行集流，使織物相應的電路結(jié)構(gòu)進行重組，進一步提高了所得織物PFCNS的電熱溫度（圖4）。PFCNS還具有應變傳感功能，在拉伸和按壓情況下都有一定的電阻變化。在將PFCNS用于監(jiān)測膝蓋彎曲活動時，由于膝蓋對PFCNS會產(chǎn)生拉伸和按壓兩種作用效果，結(jié)合拉伸和按壓兩種電阻變化機理對膝蓋活動的傳感信號曲線進行了分析（圖5）。
圖1. β-FeOOH漿料和PFCNS的制備及FE-SEM圖
圖3. PFCNS與對照樣PFHNS、PNS的電化學性能測試
圖4. PFCNS以及被叉指并聯(lián)集流后的電熱性能測試
該工作是團隊關(guān)于電熱、儲能和傳感相關(guān)研究的最新進展之一。在實際生產(chǎn)中，靠加大原料的投入來提升材料性能會產(chǎn)生更多的成本消耗，如何降低生產(chǎn)成本并提高性能是研究人員需要考慮的。為此，團隊采用成本較低的β-FeOOH對織物進行修飾，以及改變集流方式來進一步提高材料的性能。此外，對傳感信號進行解析是使傳感材料得以應用的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，因而采用了多種電阻變化機理來分析傳感信號。近兩年來，團隊開展了一系列功能紡織品的研究，例如太陽能熱管理織物（Energy Storage Mater 42, 2021, 636–644）、光熱響應織物（Chem Eng J, 419, 2021, 129553）、基于靜電紡絲膜的壓阻傳感器（Chem Eng J, 426, 2021, 131152）、織物基拉伸傳感器（Adv Mater Technol, 7, 2022, 2100675；Chem Eng J, 404, 2021, 126393）、電熱變色織物（ACS Appl Mater Interfaces, 12, 2020, 21854?21862）、光熱變色織物（J Mater Chem A, 9, 2021, 20565–20575）等。
原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsami.2c06701
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