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  智能纖維能夠?qū)ν獠看碳ぃㄈ鐭�、電、機(jī)械和濕度）做出實(shí)時(shí)多功能響應(yīng)，并提供電磁干擾屏蔽以及能量存儲(chǔ)/轉(zhuǎn)換功能，是可穿戴電子產(chǎn)品和智能紡織品的基本組成單元�？纱┐麟娮赢a(chǎn)品和智能紡織品作為一種新型通信平臺(tái)，在醫(yī)療保健、工作服、運(yùn)動(dòng)服、能源和軍事等許多領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用潛力。因此，開(kāi)發(fā)線材或纖維形式的輕質(zhì)柔性電子設(shè)備并將其集成到紡織品中越來(lái)越重要。然而，基于生物質(zhì)材料設(shè)計(jì)具有智能化以及集成化功能的柔性高強(qiáng)度智能纖維仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。

圖1. HCAF和HCCAF纖維氣凝膠紡織品的制備示意圖

HCAF和HCCAF紡織品的隔熱和熱管理性能

圖2. 彩色HCAF (a)、HCAF紡織品 (b) 和HCCAFs-1 (c) 紡織品的照片。(d) 具有自清潔性能的HCAF紡織品上的彩色水滴，(e) 放置在人手臂上的不同紡織品，(f) 同一手臂在室溫下的紅外圖像，顯示棉紡織品、過(guò)濾織物和HCAF紡織品的不同隔熱能力。(g-h) 用于檢測(cè)不同紡織品在高溫和低溫下的隔熱性能的實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。(i-j) 不同紡織品在高溫和低溫下的相應(yīng)溫度變化。(k) 對(duì)于不同溫度的底板，不同紡織品表面和底板之間的溫差 (|ΔT|)。(l) 動(dòng)態(tài)隔熱性能測(cè)量示意圖。HCAF紡織品的臺(tái)架溫度和表面溫度由兩個(gè)熱電偶記錄。(m) HCAF紡織品的隔熱穩(wěn)定性。(n) HCAF紡織品的隔熱機(jī)理示意圖。

圖3. (a) HCCAFs-2紡織品在不同工作電壓下的溫度曲線 (b) HCCAFs紡織品的飽和溫度與電壓平方的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和線性擬合。(c) HCCAFs-2紡織品從0.5 V到2.5 V的加熱循環(huán)曲線。(d) HCCAFs-2織物對(duì)逐步電壓增加/降低的溫度響應(yīng)。(e) HCCAFs-2紡織品在2.0 V下的長(zhǎng)期溫度-時(shí)間曲線。(f) HCCAFs紡織品與熱電發(fā)電機(jī)耦合的示意圖。(g-h)空白和HCCAFs耦合的發(fā)電機(jī)的溫度、電壓和電流強(qiáng)度。(i) 空白和HCCAFs耦合發(fā)電機(jī)之間的電壓、電流和功率輸出。(j) 10次充放電循環(huán)中HCCAFs耦合發(fā)電機(jī)的電壓、電流和功率的穩(wěn)定性。

HCCAFs紡織品的多功能傳感和EMI屏蔽性能

圖4. (a-d) HCCAFs-2紡織品對(duì)膝蓋彎曲、手腕彎曲、手指彎曲和呼吸的傳感器響應(yīng)。(e-g) HCCAFs-2紡織品對(duì)溫度、濕度和水中鹽的敏感性 (h-j) HCCAFs-1和HCCAFs-2紡織品的EMI屏蔽效果。(k) HCCAFs紡織品的EMI屏蔽機(jī)制示意圖。(l) HCCAFs紡織品與其他報(bào)道的氣凝膠纖維和紡織品的綜合性能比較。

  該研究團(tuán)隊(duì)聚焦在綜纖維素的提取和應(yīng)用方面的研究，通過(guò)濕法紡絲工藝將綜纖維素納米纖維分散在纖維素溶液中，制備了可生物降解的柔性纖維素基雜化氣凝膠智能纖維。其具有高比表面積和三維多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出了優(yōu)異的隔熱和熱管理性能。在添加碳納米管后，材料與熱點(diǎn)裝置耦合后可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可逆的太陽(yáng)能發(fā)電以及電磁屏蔽性能。總的來(lái)說(shuō)，智能多功能氣凝膠纖維和紡織品有望應(yīng)用于自主戶外旅行和太空探索。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.143153

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