DOI: 10.1007/s42765-022-00194-z

当前，化石资源的逐渐枯竭和大量的塑料垃圾正在对陆地和海洋生态造成严重危害。可穿戴智能纤维的快速发展伴随着人们对纤维材料需求的快速增长，开发绿色高性能的生物质基纤维已成为减少对合成纤维材料依赖和对环境危害的重要研究课题。在此，研究者首先通过化学方法由废料制备出壳聚糖。然后采用静电纺丝芯线技术合成了壳聚糖基自供电传感纤维。基于壳聚糖的自供电传感纤维超轻且具有柔性，可在不损坏表面的情况下实现约2500次碰撞。壳聚糖基自供电传感纤维还可用于智能家居传感应用，通过轻触控制家电开关，在智能家居和可穿戴领域具有巨大的应用前景。

图1.由废料再生壳聚糖的过程及性能表征。a）从虾壳中回收的壳聚糖作为智能家居中的传感器。b）从虾壳中回收壳聚糖的流程图。c）不同阶段的SEM图。（i）未经处理的虾壳。（ii）去除钙物质后的虾壳。（iii）甲壳素。（iv）壳聚糖。d）壳聚糖和甲壳素的XRD图谱。插图显示了未经处理的虾壳的XRD图像。e）壳聚糖和甲壳素的FT-IR光谱。f）壳聚糖和甲壳素的TG曲线

图2.壳聚糖基自供电传感纤维的制备工艺及演示。a）壳聚糖基自供电传感纤维的制备工艺。（i）静电纺丝装置示意图。（ii）壳聚糖静电纺丝溶液的制备。b）壳聚糖基自供电传感纤维的骨架示意图。c）壳聚糖基自供电传感纤维的线轴实物图。d）壳聚糖基自供电传感纤维的结构图。（i）壳聚糖基自供电传感纤维的结构示意图。（ii）壳聚糖基自供电传感纤维的SEM照片。（iii）壳聚糖基自供电传感纤维横截面的SEM。e）壳聚糖基自供电传感纤维的重量图片。f）壳聚糖基自供电传感纤维承重200g的物理图片。g）壳聚糖基自供电传感穿线针实物图。h）壳聚糖基自供电传感纤维打结前后的实物图

图3.溶剂TFA:DCM为7:3时，具有不同壳聚糖浓度的壳聚糖基自供电传感纤维的性能。壳聚糖基自供电传感纤维的表面形态，壳聚糖浓度分别为a）1.5wt%、b）2wt%和c）2.5wt%。d）不同壳聚糖浓度的壳聚糖基自供电传感纤维的应力-应变曲线。e）壳聚糖基自供电传感纤维的工作原理示意图。f）不同壳聚糖浓度的壳聚糖基自供电传感纤维的VOC。g）壳聚糖基自供电传感纤维在不同频率下的VOC，壳聚糖浓度为2.5wt%。h）壳聚糖基自供电传感纤维在不同外部负载电阻下电流和功率密度的变化。i）壳聚糖基自供电传感纤维的稳定性测试。插图显示了壳聚糖基自供电传感纤维在撞击前后的情况

图4.壳聚糖基自供电传感纤维在智能家居控制中的应用。a）智能家电控制系统示意图。b）智能家电控制系统电路示意图。c）（i）壳聚糖基自供电传感纤维产生的电压信号。（ii）电压比较器产生的信号。（iii）微控制器向继电器传输的信号。d）控制不同的智能电器