基于長銀納米線的應變傳感與電熱雙功能包芯紗的制備及其性能

賈麗萍, 黎 明, 李威龍, 冉建華, 畢曙光, 李時偉

(武漢紡織大學 生物質纖維與生態染整湖北省重點實驗室, 湖北 武漢 430200)

傳統的應變傳感器通常由金屬或半導體等剛性材料制成,存在設備體積大、不靈活、應變小、易磨損等問題[1],因此柔性應變傳感器應運而生,將應變傳感功能與延展性能結合起來[2],基于織物的應變傳感器可舒適地佩戴并能感知身體變化[3]。現代的智能紡織品是將電子、計算機、生物、材料等高新技術融入紡織服裝中,從而具有感知、反應、調節等功能,并延續紡織品自身屬性的新型紡織品[4]。其中智能可穿戴紡織品因與人體的便捷互動而備受關注,如監測心率[5]、腕部脈搏[6]、運動[7]、血壓、眼壓和其它健康相關狀況[8],這使得基于織物的柔性應變傳感器變得越來越重要。

紡織品應變傳感器按照結構可分為纖維基傳感器[9]、紗線基傳感器[10]、織物基傳感器[11]。應變傳感器的高性能導電材料通常有碳纖維[12]、金屬納米線[13]、導電聚合物等[14]。與基于薄膜和泡沫材料的應變傳感器相比,基于纖維的應變傳感器具有質量輕、柔韌性好、變形恢復能力強、可編織性好等優點。最早的基于纖維的應變傳感器通常采用金屬絲和紡織纖維共混紡絲的方法制備,靈敏度低,應變范圍小,且由于剛度過大而循環不穩定。利用聚合物和導電填料制成的導電聚合物纖維作為應變傳感器,具有良好的導電性、彈性和可恢復性,被認為是解決上述問題的理想材料。然而,為獲得較低的驅動電壓,必須添加大量的導電填料以獲得足夠的導電性,但這種高含量的導電填料會降低纖維的拉伸性能[15]。……