新闻与活动
新闻与活动

位置: 首页 > 新闻与活动 > 正文

厦大物理蔡端俊教授课题组在全彩可穿戴柔性智能纺织物方面取得重要进展

研究背景:

柔性电子纺织品是一项新兴的发展方向,被视为构建新一代可穿戴织物类电子器件的重要基本单元。但是在使纺织物导电化的过程中通常会以牺牲织物原本特性,如颜色、柔软度或光泽度等为代价,现有的导电纺织物都呈黑色或者灰色,或导电性、稳定性有待提高,严重影响其在可穿戴电子器件中的发展。近年来,研究者们也一直致力于优化纺织物导电化的方法,但彩色轻质的、高稳定性的导电纺织线至今一直无法实现。


成果掠影

近日,Advanced Science期刊(IF=17.52)发表了我院蔡端俊教授课题组、康俊勇教授团队和美国杜克大学Benjamin J. Wiley教授课题组合作的题为“Colorful Conductive Threads for Wearable Electronics: Transparent Cu-Ag Nanonets”的最新研究成果论文。该论文提出了一种简单有效的方法合成高质量的铜-银核壳结构纳米线,并利用液体排水力与粘附力的平衡机制,开发了一种针对纺织物的挥发性溶液定速“浸-提”技术,实现了全彩色轻质的导电智能纺织物的快速制备,且该方法适用于制备各种材质的导电智能纺织线及纺织布等。验证了包括丝线、棉线、尼龙钓鱼线、涤纶线等,效果皆普适。在应用方面,实现了各种可穿戴柔性智能电子纺织品的研发,特别是可穿戴实时测温布和新型保暖加热服饰,均表现出优异的性能,在新一代可穿戴电子器件中展现了巨大的应用潜力。


核心突破

蔡教授课题组合成了超细的铜-银核壳结构纳米线新型导电材料,根据液相排水力和粘附力的平衡机制,研发定速浸-提技术,可实现在室温下快速制备各种材质的彩色导电纺织线。具体突破性技术包括:

(1)利用铜-银纳米线网络优异的导电性和透光性,可作为直流甚至高压交流导电线。并且使纺织线导电的同时,还完整保留了纺织物原本的彩色、柔软等物理特性;

(2)利用挥发性溶液的黏附性和毛细效应的协同作用,将铜-银纳米线网络紧紧包裹在纺织线的每一根纤维上,使导电纺织线具有优异的机械稳定性和耐水洗特性;

(3)相同的浸涂工艺也适用于制备导电纺织布,且导电纺织布的电阻温度系数高达0.0589 ℃-1,比块体铜或银高出约15倍,制得的温度传感系统响应时间仅需3 s,温度误差仅为 ±0.3 ℃,满足ASTM E1965中温度计的误差要求;

(4)利用铜-银纳米线展现出很高的红外线反射特性,由此制备了可减少14.8%功率损耗的新型保暖织物,同时具备红外隐身衣的应用潜力。

在新型可穿戴柔性智能电子器件应用方面,开发了智能加热服饰、触摸屏手套、实时人体测温布(手机app监控)、以及新型保暖加热衣物、红外隐身衣等可穿戴多功能智能电子服饰。均表现出出色的性能,对加快实现新一代可穿戴织物类电子器件的应用具有重要意义。



论文信息

该论文工作以厦门大学物理学院作为第一单位完成,博士生唐燕为第一作者,蔡端俊教授,陈小红副教授和美国杜克大学Benjamin J. Wiley教授为论文通讯作者。该项目获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金、福建省科技计划等项目得资助。


论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202201111