拉伸到两倍仍能保持稳定性能的温度传感纤维

amt-wangyapei低发热是很多疾病的征兆,但是常常容易被人忽视,人们往往要等到病情加重后才引起注意。实时检测温度变化可以帮助人们更好地监测自己的健康状况并实现疾病的早期诊断,这一点对于新生儿尤其重要。赋予服饰传感能力可能是最理想也是最方便的解决方案。然而,要实现通过衣服对温度的变化进行准确的检测,有三个方面的问题难以克服:首先是衣服的传感性能与衣服本身作为装饰所必备的美学因素的平衡;而高延性是另一个巨大的挑战,皮肤的延展和关节的弯曲都需要一定的可拉伸性能;此外,耐洗是绝大多数衣服的基本要求,对于传感器而言也将是必不可少的。

为了解决上述难题,中国人民大学化学系王亚培课题组开发出一种传感纤维,该纤维在应变达到到100%下的情况下仍然能够保证其传感性能的稳定。基于类似于传统的连续染色工艺,利用一步氧化法在涤纶纤维表面原位生长上一层具有热敏性能的聚吡咯,从而制备得到聚吡咯导线。同时通过将传感纤维螺旋缠绕到弹性纤维上,实现可拉伸的性能。简单低廉的传感材料加上可流水线生产的工艺流程使得该方法未来更加利于实际的推广应用。纤维结构让传感性能能够很好的与现有的纺织物相结合,在实现传感功能的同时不影响衣服本身的属性。值得注意的是,该纤维状传感器在拉伸和弯曲情况下依然能够很好的实现其传感性能,重复拉弯曲一百次以上其导电性能基本不变,这就为实际应用提供了重要支撑。而更重要的是,该传感器耐水洗,在商用洗衣机中进行多次水洗后,依然能够很好的工作。

总而言之,本工作基于导电高分子聚吡咯,结合中华民族传统的染色工艺和刺绣工艺,构筑了一种可穿戴的柔性温度传感器,这种传感器能够对温度、红外等产生良好的响应,并且具有优越的柔性,对外力造成的弯曲和拉伸具有很好的耐受性;不仅如此,该传感器还耐水洗,该制备工艺和策略完美地解决了智能服饰中进行稳定的实时温度检测的难题。而且这种策略适用性广,未来完全可以扩展到其他传感材料,从而实现不同可拉伸传感纤维的集成。相关研究成果最近发表在了Advanced Materials Technologies(DOI: 10.1002/admt.201600170)上。