Advanced Materials:用于火灾逃生和救援的可机械化生产的3D蜂巢组织阻燃摩擦纳米发电织物

火灾事故已成为常见的灾难之一,可导致人员伤亡并威胁公共财产安全。许多火灾案例表明,提高人们的火场逃离能力和材料的阻燃性能有利于减少人员伤亡和财产损失。发生火灾时,大多数救援电子设备由于电源中断而无法使用。因此,迫切需要具有阻燃功能的自供电式电子设备。在火灾发生的情况下,具有机械能收集和自供电感应功能的摩擦电纳米发电机(TENG)可以有效解决上述问题。另外,考虑到室内环境的装饰及其他功能需求,具有阻燃功能的纺织品将是室内火场逃生指示、引导的理想材料。

中科院北京纳米能源与系统研究所王中林院士课题组和与东华大学汪军教授、厦门大学郭文熹副教授等合作针对这一问题,提出了一种基于阻燃包缠纱的3D蜂巢组织摩擦纳米发电的机织物(3D F-TENG)。该包缠纱是通过连续空芯锭花式捻线机技术制成的,该技术与传统的纺织品生产工艺兼容性好,参数可控,可产业化生产。此外,提出了该包缠纱线的力学本构模型,对于更好地理解智能纱线的力学行为并指导新型智能纱线的设计具有重要的价值。基于此包缠纱产生的3D F-TENG可作为智能地毯,用作自供电的逃生和救援系统。该系统可以精确地定位幸存者所在位置并指出逃生路线,以便及时协助幸存者搜寻和营救。同时,该3D F-TENG可作为室内装饰,蜂巢组织结构的独特设计赋予该织物出色的降噪能力。此外,结合其良好的机洗性,透气性,阻燃性,耐用性和可重复性,该织物在消防救援和可穿戴传感器以及智能家居装饰中可能具有巨大的应用前景。 研究者相信,此项可连续化生产摩擦纳米发电纱线的技术和织物结构设计的研究,为极端火灾条件下的能量收集和紧急信号传输提供了有效的商业化生产路线,可推动摩擦纳米发电纺织品的产业化发展。相关论文以“A Machine-Fabricated 3D Honeycomb-Structured Flame-Retardant Triboelectric Fabric for Fire Escape and Rescue”为题发表在Advanced Materials 上(DOI:10.1002/adma.202003897)。