DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107592

基于仿生肌肉纤维的可穿戴电子产品对于生产轻质、机械坚固的下一代智能纺织品而言是一重大突破。为了满足人们对下一代可穿戴电子产品的迫切需求，本文提出使用由静电纺丝生产的互穿增强导电纤维。应变不敏感且机械坚固的电纺增强导电纤维（ERCF）电极（伸长率为711%，韧性为10.05MJ/m3）包含顺应性机械增强材料和深度粘附的导电银纳米颗粒，从而形成耐用的可穿戴光电器件。可环境条件加工且可全溶液加工的ERCFs具有应变不敏感的导电耐久性，可用于强大的无滞后智能手套和发光电化学电池，从而建立可穿戴人机界面。设计的基于ERCF的纳米发电机可产生出色的压电电压（29.5V）、电流（0.39μA）和功率输出（11.57μW）值，无需昂贵、有毒、非生物相容性掺杂剂以及高能耗极化工艺。

图1.高强度导电电极的制备与表征。（a）ERCF电极制备示意图。（b）ERCF的FESEM和突出显示AgNPs的放大图像（插图）。（c）ERCF电极的EDS。（d）WCF、ERF和ERCF的FTIR、（e）XRD和（f）TGA曲线。

图2.具有环境稳定性的机械坚固和能量耗散ERCF结构。（a）基板和电极的应力-应变曲线。（b）ERCF和WCF电极在不同弯曲半径下的导电稳定性，（c）ERCF电极的可缝性能、打结和编织能力。（d）可穿戴电极的拉伸释放循环（40%应变），（e）100次循环拉伸释放（40%应变）的恢复率和残余应变。（f）应变条件下WCF和ERCF的FEM ANSYS应力模拟。（g）可穿戴电极的盐溶液稳定性和（h）超声稳定性。（i）ERCF电极在90°手指弯曲测试期间的电阻和导电稳定性。

图3.智能手套演示及其电响应。（a）智能手套框架示意图，（b）智能手套工作模式，（c）90°手指弯曲时ERCF的稳定电响应，以及（d-h）智能手套对不同手势的响应。

图4.基于ERCF纤维的LEC（发光电池）的发射特性。（a）基于ERCFs的LEC的示意图，（b）超黄色发光层的PL，（c）亮度-电流密度-电压曲线，（d）ERCF LECs的EL光谱和（e）CIE图。

图5.全溶液加工型透气纤维基应变不敏感压电能源发电机性能。（a）ESNG智能纺织品制备示意图。（b）WSNG和ESNG的横截面图。（c）WSNG与ESNG的FTIR图，（d）COMSOL仿真电压结果。（e）WSNG和ESNG的电压输出。（f）正向和反向偏置连接的ESNG。（g）输出电压和输出电流与各自外部负载电阻的关系。（h）ESNG的拉伸能量输出性能。（i）耐久性研究。（j）固定风速-距离相关电压。