静电纺纤维膜应变传感器制备及性能研究

采用真空抽滤的方法制备一种柔性可拉伸纤维膜传感器,该传感器具有灵敏度高、稳定性好、拉伸性能好、透气等特点。该传感器以静电纺丝技术为基础,将聚氨酯(TPU)纤维膜作为传感器基底,通过真空抽滤的方法将多壁碳纳米管(MWCNTs)和银纳米线(AgNWs)加载在TPU纤维膜上。扫描电镜图像显示,多壁碳纳米管和银纳米线与TPU纤维形成致密的导电网络。而且MWCNTs-AgNWs-TPU可拉伸纤维膜传感器具有良好的导电性,在50%应变下灵敏度高达438 kPa~(-1),具有优良的耐久性(>1 000循环)和水蒸气透过率,这种性能保证了传感器可以作为一种可穿戴设备来监测人体各部位的运动。     

纳米纤维基酸敏比色传感器的制备及应用

以壳聚糖(CS)和胶原蛋白(Col)为原料,采用静电纺丝技术制备CS/Col纳米纤维膜,采用茜素红染料构建了纳米纤维基酸敏比色传感器。利用扫描电镜、红外光谱仪和接触角测试仪对纳米纤维膜的微观形貌、化学结构和润湿性能进行测试,分析纳米纤维膜在不同pH值条件下的变色情况,并将其应用于牛奶新鲜度的检测。结果表明:纳米纤维直径集中分布在200～250 nm,为多孔结构;纤维膜具有良好的润湿效果,且润湿速度快; pH值从3增加至8,纳米纤维膜由黄色变为橘红色再变为玫红色;鲜牛奶滴在纳米纤维膜上,颜色为橘红色,牛奶变质后,颜色变为亮黄色。因此,纳米纤维基酸敏比色传感器可应用于牛奶新鲜度的检测,为牛奶智能包装的开发提供参考。     

绒面织物基摩擦电式压力传感器的制备及其应用

传统压力传感器普遍存在可穿戴性差、电源供电不便等瓶颈问题,限制了其在可穿戴领域的应用,因此,研发具有柔性可穿戴和自供电功能的传感器是亟需突破的新策略。受冬季绒面衣物与人体摩擦易产生静电的启发,将摩擦纳米发电技术与柔性纺织材料相结合,提出了一种基于纺织结构的新型摩擦纳米发电机。以不同绒面织物作为摩擦层材料,制备了一种摇粒绒织物基摩擦电式自供电压力传感器(f-TENG),研究绒面结构类型对摩擦电输出性能的影响规律。f-TENG的绒面结构和高比表面积赋予了其良好的可水洗、连续化生产、低成本的特点,以及出色的电输出性能(40 V,5 cm×5 cm),可以点亮50个串联的LED灯泡。f-TENG可被用于多种应用场景中,采集人体运动的能量产生电信号,展示了纺织品在自供电智能可穿戴设备方面的应用潜力。     

轻薄型取向碳纳米纤维膜的应变传感性能

为实现对人体运动及生理信息的监测,利用静电纺丝法制备轻薄型取向碳纳米纤维膜(CNFM),并以此开发柔性应变传感器。重点分析了碳纳米纤维膜的结构及性能,讨论了CNFM的厚度、宽度及碳纳米纤维(CNF)的取向对传感性能的影响。结果表明:聚丙烯腈/石墨烯复合纳米纤维的取向度及CNFM的透光率可分别达到61.3%和48%;当牵伸方向平行于CNF的取向时,传感器的应变范围随CNF取向度的增加先减小后增大,随CNFM厚度及宽度的增加逐渐增加;当牵伸方向垂直于CNF的取向方向时,传感器的应变范围显著提高,但其敏感系数降低。该超薄透明型柔性应变传感器可贴附于皮肤表面,检测人体关节及心率、声带振动等运动与生理信息,也可应用于智能服装及微小形变监测等领域。     

导电纤维在新型纺织品中的应用进展

近年来随着科技的发展以及人类生活水平的提升,以导电纤维/纱线为原料织造而成的现代新型纺织品在抗静电、电磁屏蔽、传感等领域得到了巨大的进展。然而由于传统金属导电纤维手感差及传统碳纤维难以进行色彩再加工等原因,限制了传统导电纤维在现代纺织品尤其是智能纺织品上的发展与应用。结合近年来国内外导电纤维领域的研究成果,从导电纤维的分类、制备方法、应用等几个角度出发,综述了导电纤维在新型纺织品中的应用进展。文章将导电纤维分成无机导电纤维、有机导电纤维和复合导电纤维等三大类,介绍了导电纤维的制备方法,如纺丝法、涂覆导电层法等;然后着重介绍了导电纤维在抗静电、抗电磁辐射和纤维基柔性传感器中的应用;最后,文章总结了导电纤维近年来的发展和应用趋势,并指出其在发展中面临的亟待解决的问题。期望导电纤维不仅在传统的抗静电、抗辐射领域发挥作用,而且能与物理、电子等学科进行交叉,在智能可穿戴电子器件、柔性能源存储及多功能纺织品等领域广泛应用。     

纳米纤维的研究和应用

综合介绍纳米纤维活性炭材料的强度提高的研究和纳米纤维应用于医疗领域如海绵状支架。     

纤维基柔性智能可穿戴技术在智能运动服装上的应用

智能运动服装作为纤维基柔性智能可穿戴技术的重要应用领域,存在巨大的市场潜力。为探索纤维基柔性智能可穿戴器件在智能运动服装产业化应用的发展潜力,文章分析了智能运动服装的特性及其产业化应用进展,阐述了应用于智能运动服装的纤维基柔性智能可穿戴器件(包括柔性传感器、柔性超级电容器、柔性纳米发电机和柔性天线等)的研究进展。研究表明:为实现纤维基柔性智能可穿戴技术在智能运动服装领域的进一步应用,需要提升智能运动服装产品的舒适度、耐久性、数据准确性,推进器件的柔性化、微型化,降低生产成本,完善产品功能等。     

针织结构柔性传感器的设计开发与应用研究

以针织结构传感器为研究对象,从导电纤维的制备、纺织结构传感器的传感机制、针织结构柔性传感器的针织结构设计以及传感织物的应用等方面,讨论柔性传感织物的材料选择、结构设计、应用前景及存在问题,综述针织结构柔性传感器的设计开发及应用情况,为纺织材料在柔性智能可穿戴领域的进一步应用研究提供参考.     

柔性传感器在纺织服装上的应用

为满足人们对智能服装日益增长的需求,针对柔性传感器在智能服装中的应用,详细介绍了电容式、压阻式、压电式、电感式及光纤式感知机制下的柔性传感器及其新型材料的制备技术,总结了国内外柔性传感器与纺织服装结合后在人体监测、医疗保健及生活娱乐方面的研究成果及应用。指出了柔性传感器在纺织服装实际应用中所面临的材料耐久性、结构稳定性及测量数据精确度的挑战,并对柔性传感器制作工艺、数据采集和处理能力的发展前景进行展望,为纺织服装产业创新转型提供新方向和新思路。     

织物基柔性传感器研究进展

纺织品可穿戴柔性传感器具有质量轻、制备成本低、透气性好等优点,已成为可穿戴电子产品不可或缺的一部分。根据近年来织物基柔性传感器的研究进展,文章从针织物基柔性传感器、梭织物基柔性传感器和非织造布基柔性传感器3方面,综述织物基柔性传感器的制备、性能和应用领域,并对柔性传感器性能、尺寸、数据采集和处理能力的发展前景进行展望,为织物基柔性传感器发展提供新思路。     

聚合物基石墨烯复合纤维及其纺织品研究进展

针对高纯石墨烯纤维可纺性差、成本高及分散难等问题,归纳了石墨烯的功能化改性方法,并对聚合物基石墨烯及其纺织品的研究进展进行综述.通过石墨烯与聚合物基体相的相互作用分析,深入探讨石墨烯对聚合物基石墨烯纤维微结构的影响机制,提出聚合物基石墨烯纺织品开发面临的技术挑战和理论难题.研究表明,石墨烯的高导电性和聚合物基体的柔性赋...     

导电纤维在智能可穿戴领域中的应用进展研究

导电纤维因质轻、高柔韧性及导电等优点已成为智能可穿戴领域的研究热点.回顾近几年导电纤维制备及其应用于智能可穿戴器件设计的研究成果,总结导电纤维的分类、制备方法、存在的问题及应用,展望其在智能可穿戴领域的应用.熔融纺丝和湿法纺丝制备的复合导电纤维是更有前途的智能可穿戴器件用纤维材料,制定并完善相关质量评定统一标准有利于整...     

静电纺丝纳米纤维膜基光化学传感器的制备及其在重金属检测中的应用进展

化学传感器特别是光化学传感器已经被广泛研究,并应用于检测目标物如食品中的重金属。静电纺丝纳米纤维膜由于具有高比表面积、高孔隙率、可控性良好和易功能化等特点,可以被用来固定传感器以提高其灵敏度。本文主要综述静电纺丝纳米纤维膜基光化学传感器的制备及其在重金属离子检测中的应用进展。首先,简单介绍光化学传感器及静电纺丝纳米纤维膜基光化学传感器,随后根据其制备方法的差异分为高分子聚合物化学修饰法、高分子聚合物物理共混法、纳米纤维化学修饰方法和纳米纤维物理吸附方法4类,并分别综述其制备得到的静电纺丝纳米纤维膜基光化学传感器应用于重金属检测的进展,这4类方法各有优势,都具有较好的应用前景。本文将为静电纺丝纳米纤维膜基光化学传感器用于目标物的检测提供指导。     

智能可穿戴产品用柔性传感器研究进展

传感器作为可穿戴电子设备的核心部件之一,受到广泛关注。文章从柔性传感器主要分类、制备材料、制备方法3方面阐述柔性传感器的研究进展,以及在医疗健康领域、运动休闲领域和特殊领域的智能产品中的应用。同时提出柔性传感器在智能医疗平台、电子皮肤、生物医学假体、人机交互机器人等前沿领域和智能产品中的研究前景。     

静电纺纳米纤维柔性应变传感器的研究现状

为系统分析静电纺纳米纤维应变传感器的设计方法和材料种类对传感性能的影响,进一步明晰其传感机制,综述了碳纳米纤维、聚偏二氟乙烯和聚氨酯纳米纤维基柔性应变传感器的制备方法,比较了这些传感器的敏感系数、应变范围及稳定性等的优势与缺陷,介绍了静电纺纳米纤维材料应变传感器在人体运动、生命健康监测等领域的研究现状和发展趋势。最后提出传感器基体的应变能力及恢复性对其应变范围及稳定性具有决定性影响,其基体形成的导电网络结构在应变过程中易发生结构损伤,且初始电阻越小,基体及导电网络的有效应变范围越大,传感器的性能越好,认为未来开发具有高应变范围、灵敏性及稳定性的静电纺纳米纤维基应变传感器将是一个重要发展方向。     

离子凝胶-织物基柔性压力传感器制备与应用

研制一种可以稳定响应的基于Ionogel-Textile（离子凝胶-织物）的可穿戴压力传感器。通过离子凝胶预聚液浸渍聚合,将传统棉织物转化为导电压阻复合材料,织物充当离子凝胶层的韧性支撑基体,补充脆性硅网络的压阻作用。该离子凝胶-织物复合材料具有灵敏的传感响应性和耐久性,在监测人体不同关节运动状态时,能连续输出稳定的电信号。此外,通过浸渍聚合的方法可以将所选区域朝向服装中特定接缝位置制作成压阻装置。这种离子凝胶-织物传感器为可穿戴压力传感设备提供一种潜在研究思路,有望推进柔性压力传感器向新兴的多样化技术辅助智能系统迈进。     

纺织基柔性触觉传感器及可穿戴应用进展北大核心CSCD

触觉传感器是智能可穿戴设备和人机交互领域的重要研究方向,引起了人们广泛的关注。传统刚性材料的触觉传感器普遍存在坚硬且不适合穿戴交互等瓶颈问题,限制了其在可穿戴领域的应用。纺织基柔性触觉传感器由于其高灵敏性、柔软性和可穿戴性成为触觉传感材料的首选。本文综述了几类纺织基柔性触觉传感器的原理和应用,包括电阻式、电容式、压电式和摩擦电式。结果表明:纺织基柔性触觉传感器由于其特殊的纺织结构,有优异的线性度、灵敏度、耐久性和稳定性。高灵敏性、耐久性和可穿戴性是纺织基柔性触觉传感器的优势和重要发展方向。     

纤维素基气敏传感器的制备及其应用研究进展

纤维素作为世界上来源最广、含量最丰富的可降解、可再生绿色材料,其研究价值显而易见。近年来,基于纤维素材料的气敏传感器研究受到了国内外学者的广泛关注,并取得了长足的进展。本文主要介绍了基于纳米纤维素及其复合材料的气敏传感器制备方法。同时,对基于纳米纤维素材料的气敏传感器在环境监测、医疗卫生、食品安全领域的应用进行了分析和总结。     

纺织基柔性力学传感器研究进展

针对纺织基柔性力学传感器成型构筑机理、传感响应原理、应用领域不明确、不清晰等问题,系统综述了近几年国内外纺织基柔性力学传感器的制备、性能及应用的研究,并分别分析了纺织基电阻式力学传感器、电容式力学传感器在人体运动、生命体征检测及人机交互等领域的应用优势。结果表明：一维纤维状传感器和二维织物传感器因其结构可变化性、组合可设计性等特点成为主要的纺织基传感器结构,传感器具有理想的线性度、迟滞性、重复性、灵敏度、稳定性等特性。高导电性、高弹性及回复性、高灵敏性和耐久性是纺织基柔性力学传感器的重要发展方向。     

纤维素纳米纤维的制备及其功能化技术进展

本文概述了由纤维素制备纤维素纳米纤维（CNF）的方法,同时对扩大CNF应用范围及为赋予其新功能而进行改性的方法（如吸附改性、分子接枝改性、聚合物接枝改性等）进行了总结,并对所制备的功能化CNF的应用进行了阐述。最后,展望了未来功能化CNF的发展方向。