基于仿生肌肉纖維的可穿戴電子產品對于生產輕質、機械堅固的下一代智能紡織品而言是一重大突破。為了滿足人們對下一代可穿戴電子產品的迫切需求，本文提出使用由靜電紡絲生產的互穿增強導電纖維。應變不敏感且機械堅固的電紡增強導電纖維（ERCF）電極（伸長率為711%，韌性為10.05MJ/m3）包含順應性機械增強材料和深度粘附的導電銀納米顆粒，從而形成耐用的可穿戴光電器件。可環境條件加工且可全溶液加工的ERCFs具有應變不敏感的導電耐久性，可用于強大的無滯后智能手套和發光電化學電池，從而建立可穿戴人機界面。設計的基于ERCF的納米發電機可產生出色的壓電電壓（29.5V）、電流（0.39μA）和功率輸出（11.57μW）值，無需昂貴、有毒、非生物相容性摻雜劑以及高能耗極化工藝。
圖1.高強度導電電極的制備與表征。（a）ERCF電極制備示意圖。（b）ERCF的FESEM和突出顯示AgNPs的放大圖像（插圖）。（c）ERCF電極的EDS。（d）WCF、ERF和ERCF的FTIR、（e）XRD和（f）TGA曲線。
圖2.具有環境穩定性的機械堅固和能量耗散ERCF結構。（a）基板和電極的應力-應變曲線。（b）ERCF和WCF電極在不同彎曲半徑下的導電穩定性，（c）ERCF電極的可縫性能、打結和編織能力。（d）可穿戴電極的拉伸釋放循環（40%應變），（e）100次循環拉伸釋放（40%應變）的恢復率和殘余應變。（f）應變條件下WCF和ERCF的FEM ANSYS應力模擬。（g）可穿戴電極的鹽溶液穩定性和（h）超聲穩定性。（i）ERCF電極在90°手指彎曲測試期間的電阻和導電穩定性。
圖3.智能手套演示及其電響應。（a）智能手套框架示意圖，（b）智能手套工作模式，（c）90°手指彎曲時ERCF的穩定電響應，以及（d-h）智能手套對不同手勢的響應。
圖4.基于ERCF纖維的LEC（發光電池）的發射特性。（a）基于ERCFs的LEC的示意圖，（b）超黃色發光層的PL，（c）亮度-電流密度-電壓曲線，（d）ERCF LECs的EL光譜和（e）CIE圖。
圖5.全溶液加工型透氣纖維基應變不敏感壓電能源發電機性能。（a）ESNG智能紡織品制備示意圖。（b）WSNG和ESNG的橫截面圖。（c）WSNG與ESNG的FTIR圖，（d）COMSOL仿真電壓結果。（e）WSNG和ESNG的電壓輸出。（f）正向和反向偏置連接的ESNG。（g）輸出電壓和輸出電流與各自外部負載電阻的關系。（h）ESNG的拉伸能量輸出性能。（i）耐久性研究。（j）固定風速-距離相關電壓。
微信二維碼
