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  關節炎作為一種常見的疾病影響全球超過 3.5 億人。而熱療法是治療關節炎最常見的物理療法之一。熱療法具有增加膠原組織的延展性，減少關節僵硬，減輕疼痛，增加血流量的作用。然而，熱療中使用的傳統電阻加熱設備有許多限制，例如體積大、性能差等。因此，開發可穿戴的柔性可拉伸加熱設備有著非常廣闊的應用前景。

圖1 基于銀納米線復合材料的電阻式雙向可拉伸的加熱設備；紅外熱成像圖；溫度隨時間曲線。

  近期，北卡羅萊納州立大學航空航天與機械工程學院朱勇教授課題組提出了一種基于銀納米線復合材料的電阻式雙向可拉伸的加熱設備。其中銀納米線網絡結構被嵌入聚酰亞胺薄膜中，然后復合物薄膜被整體粘貼到可拉伸布料上。銀納米線聚酰亞胺薄膜被激光切割成一個二維的“剪紙”結構（圖2）。這一結構使得薄膜和布料整體可以承受單向100%或者雙向各50%的應變。此加熱設備只需0.125安培的輸入電流就可以加熱至約140攝氏度（加熱和冷卻速率約為16.5攝氏度每秒和14.1攝氏度每秒）（圖1）。該設備可以承受超過400次循環加熱。同時本研究中利用銀納米線的熱電阻效應設置了反饋調節系統來監測和控制加熱設備的實時溫度以抵抗周圍環境溫度變化（圖3）。文章最后進行了在人體膝蓋上的熱療實驗證實了設備良好的工作性能（圖4）。

圖2 銀納米線復合材料加熱設備在不同應變加載下的變形

圖3 銀納米線復合材料加熱設備的反饋調節系統

圖4銀納米線復合材料加熱設備在膝蓋上的紅外熱成像圖

  該工作以 “A Biaxially Stretchable and Self-Sensing Textile Heater Using Silver Nanowire Composite” 為題發表在《ACS Appl. Mater. Interfaces》上。文章的第一作者是北卡羅萊納州立大學博士生吳雙和博士崔征。該研究得到自然科學基金支持。

  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.1c17651