離子導(dǎo)體材料具有良好的生物相容性、透明性、導(dǎo)電性,及能夠與生物組織相匹配的力學(xué)特性,相關(guān)研究加快了人工皮膚、軟體機器人和超柔性顯示器的發(fā)展。其中,離子導(dǎo)電纖維特別適用于柔性傳感器和光電顯示器等可穿戴設(shè)備領(lǐng)域。而將離子導(dǎo)體材料制成具有優(yōu)異的彈性和導(dǎo)電性的纖維的挑戰(zhàn)在于:傳統(tǒng)熔融紡絲很難制備含有高離子濃度的纖維;而通過濕法紡絲制備時,導(dǎo)電纖維所需的離子會擴散到凝固浴中,這會顯著降低固體纖維中的離子含量并使其失去導(dǎo)電性。
圖1. A)天然絲腺和液晶紡絲過程:為絲素蛋白在被施加外力流動之前是對齊的,當(dāng)它通過紡絲管時,它進一步沿著流動軸向對齊。B)干法向列紡絲策略:SMFs在擠出過程中排列對齊,類比于蠶的天然紡絲。
圖2. SSIFs的力學(xué)性能 A)示意圖展示了SSIF的分子結(jié)構(gòu)和相應(yīng)變化,使SSIF在被拉伸到2倍于其原始長度后得到彈性恢復(fù),如照片所示。B)SSIF的真應(yīng)力-應(yīng)變曲線。C)SSIF的循環(huán)拉伸試驗。D) SSIF的楊氏模量和韌性與其他代表性軟材料的比較。E)在整個拉伸周期中SSIF的原位SAXS圖案。F) 拉伸到不同伸長率的SSIF的WAXS圖案。G)SSIFs作為運動傳感器檢測手指不同的彎曲角度。H)檢測膝蓋的彎曲。I)檢測手腕的運動。
圖3. A) SSIFs-TENG結(jié)合機器學(xué)習(xí)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)智能感知。B)多通道信號采集。
總的來說,通過這種仿生紡絲策略所制備出的離子導(dǎo)體纖維具有良好的拉伸性(>250%)、彈性(拉伸下顯示13%的塑性形變)、導(dǎo)電性(61.18 ms m-1)和低滯后性(20.2%)。由此制備的摩擦電納米發(fā)電機纖維可產(chǎn)生精確、靈敏的摩擦電響應(yīng)。通過機器學(xué)習(xí)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合,作者展示了這類材料、器件在人機交互、智能感知方面的實際應(yīng)用前景。
原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202300447
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