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颠覆你的认知——智能电子纺织品也可以水洗啦

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颠覆你的认知——智能电子纺织品也可以水洗啦

发布日期:2019-09-04 作者: 点击:

颠覆你的认知——智能电子纺织品也可以水洗啦!

 


近期,可穿戴设备发展迅速,作为其中重要部分的智能织物系统也因此迎来了其快速发展。然而,智能织物中的电极部分的稳定性,仍然面临着巨大的挑战。与传统硬电极相比,智能织物多采用纳米颗粒、纳米纤维以及纳米管等材料作为导电电极。然而,这些加工方法很难满足电极对于可洗性、多样性以及大量生产等方面的要求。另一方面,拥有触觉的手势感应的智能系统对人类至关重要。但是,若要实现手势感应,则需要集成相应的传感器,这就对电极的图案化提出了更高的要求。此外,智能织物的能源供给问题也是限制其大规模应用的问题之一。


针对上述问题,王中林院士团队研究并开发了一种基于丝网印刷方式制备的、具有手势感应功能的自驱动型智能织物。这款织物不仅能够实现手势感应,而且还能够像平常衣物一样清洗。这款衣物采用碳纳米管溶液作为电极材料,碳纳米管不但具有较高的电导率,并且还具有良好的耐清洗性能。


耐擦洗的智能织物主要由三层结构组成。最上面的一层是丝织品,是一种摩擦材料;底部层是作为基底的尼龙织物;中间层为CNTs电极阵列。之后,科研人员通过丝网印刷方式将CNTs油墨印制在尼龙织物,而且为了实现电极的可洗性,CNTSM油墨中还加入了聚氨酯(PU)。


这款可水洗的智能织物的制备,主要基于单电极的摩擦生电原理。当手指接触到该智能织物的电极时,就会产生相应的电流。当手指不断敲击智能织物的时候,电极的输出电压则会呈现周期性的变化,而短路电流与敲击周期呈现明显的相关性。

 

当然,这款智能织物也可以作为一个触摸式传感器,建立起一个无线智能家庭控制体系。其原理为利用集成在腕部的触摸传感器,在触碰过程中产生的脉冲信号对家庭设备进行控制,例如控制灯泡、电扇以及微波炉等设备。


图3. 可洗电子织物(washable electronic textile, WET)在无线智能家居控制系统的应用。(a)WET智能家居控制系统的方案图。利用几个简单的电子模块,一个压力信号就可以转换为一个触发信号来控制设备。(b)家庭控制系统电路中使用的电子元件的光学照片。(c)从上到下,原始信号的压力、放大/转换的触发信号和与继电器相连接的电阻状态。(d)-(g)控制灯泡、电风扇和微波炉的WET演示。
总之,基于可水洗,成本低,可大规模生产,对皮肤无害等优势,可水洗电子织物有望应用于多功能可穿戴设备和人机交互等领域。

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相关标签:江苏纳米纤维,纳米纤维材料,纳米纤维布料

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