导语
本期内容精选了清华大学张如范副教授&南京大学朱嘉教授、重庆大学余华教授、东南大学孙正明教授等团队的5篇研究成果。主要介绍了静电纺纳米纤维在辐射冷却纺织品、双模式传感器、智能纺织品及自供电触觉传感器等方面的应用进展,供大家了解学习。
1、清华大学张如范副教授&南京大学朱嘉教授Nat. Sustain.( IF 27.6 ):全天候辐射人体降温纺织品
➣挑战:辐射冷却纺织品在没有任何能量输入的情况下散发人体热量,为个人热管理提供了一种可持续的手段。然而,仍然缺乏纺织材料来支持各种室外和室内环境的有效冷却。
➣方法:清华大学张如范副教授课题组与南京大学朱嘉教授团队合作,通过静电纺丝法设计并制备了一种可以适用于多种应用场景的辐射制冷纳米纤维织物。
➣创新点1:该模型的特征是在大气透明窗口波段(8–13 μm),织物具有高发射率(图2b);而在非窗口中红外波段(4–8 μm以及13–25 μm),织物对人体辐射具有高透射率。同时,该类织物还兼具高太阳反射率。
➣创新点2:该织物在包括室外晴天、室外阴天以及室内的多场景中均展示出优异的人体降温性能和良好的可穿戴性,解决了现有的人体辐射制冷织物应用场景受限的问题。
https://www.nature.com/articles/s41893-023-01200-x
2、电子科技大学谢光忠教授&苏元捷教授等人Nano Energy ( IF 17.6 ):集成核壳结构的智能纺织品,用于监测活性NO2浓度和压力
➣挑战:能源危机和大气污染迫切需要进行低能耗和可扩展的有害气体检测。然而,现有的大多数气体传感器受限于巨大的功率供应和繁重的维护以及体积庞大。
➣方法:电子科技大学谢光忠教授&苏元捷教授等人采用同轴静电纺丝技术,将聚偏氟乙烯/锆钛酸铅(PVDF/PZT)核心层的压电传感与聚苯胺/聚乙烯吡咯烷酮(PANI/PVP)核心层的化学电阻传感在同一根纤维中同步、对称耦合,构建了核壳结构智能纺织品(CST),实现了对NO2气体压力和浓度的自主、同步监测。
➣创新点1:该方法对NO2的检测灵敏度为0.32 ppm-1,检出限低(~100 ppb),选择性好。
➣创新点2:制备的CST具有良好的同时检测气体压力(57 mV/KPa)和浓度的能力。该研究为构建多功能环境传感器和多模态智能纺织品开辟了新思路。https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2023.108788
3、重庆大学余华教授Nano Energy ( IF 17.6 ):通过自供电触觉传感器的盲文打字系统增强盲人协助
➣挑战:在可穿戴式人机界面的各种应用中,迫切需要帮助盲人交流的技术,使他们能够独立获取信息。然而,信号捕获限制和电源问题相关的挑战阻碍了盲通信研究的进展。
➣方法:重庆大学余华教授提出了一种基于新型摩擦电纳米发电机(TENG)的智能手指盲文打字系统。采用静电纺丝制备了可降解的摩擦纳米纤维薄膜,显著提高了传感器的灵敏度,提高了器件的整体转换效率。
➣创新点1:利用TENG作为传感器的一个显著优势是,它消除了对外部电源的需求,确保了系统运行的自给自足。此外,还基于TENG的高阻抗和弱电流特性,开发了专门的弱电信号处理电路。
➣创新点2:通过使用不同的敲击组合,用户可以创造单词,然后通过蓝牙技术将这些单词传输到移动设备上。通过引入这种创新的盲文打字系统,可改善盲人和弱视人士的信息可及性。
https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2023.108795
4、东南大学孙正明教授&张培根副教授Nano-Micro Lett.( IF 26.6):多功能 MXene/C 气凝胶用于增强微波吸收和隔热
➣挑战:二维过渡金属碳化物和氮化物(MXene)已成为微波吸收(MA)材料有前途的候选者。但也存在阻抗匹配差、自堆叠倾向高、密度大等缺点。
➣方法:东南大学孙正明教授&张培根副教授将MXene纳米片加入到聚丙烯腈(PAN)纳米纤维中,通过PAN碳化组装成三维(3D)网络结构,得到MXene/C气凝胶。
➣创新点1:三维网络有效地扩展了微电流传输路径,从而增强了电磁波的导电损耗。此外,气凝胶丰富的孔隙结构显著改善了阻抗匹配,同时有效降低了Mxene基吸收剂的密度。
➣创新点2:EM参数分析表明,MXene/C气凝胶的最小反射损耗(RLmin)值为- 53.02 dB (f = 4.44 GHz, t = 3.8 mm),有效吸收带宽(EAB)为5.3 GHz (t = 2.4 mm, 7.44 ~ 12.72 GHz)。MXene/C气凝胶的雷达截面积降低值可达12.02 dB m2。
➣创新点3:除了MA性能外,MXene/C气凝胶也表现出良好的保温性能,5mm厚的气凝胶在82℃下可以产生超过30℃的温度梯度。
https://doi.org/10.1007/s40820-023-01158-7