厦门大学考研(厦门大学考研分数线)




厦门大学考研,厦门大学考研分数线

电子纺织品是一项新兴的发展方向,被视为构建新一代可穿戴织物类电子器件的重要基本单元。但是在使纺织物导电化的过程中通常会以牺牲织物原本特性,如颜色、柔软度或光泽度等为代价,现有的导电纺织物都呈黑色或者灰色,或导电性、稳定性有待提高,严重影响其在可穿戴电子器件中的发展。近年来,研究者们也一直致力于优化纺织物导电化的方法,但彩色轻质的、高稳定性的导电纺织线至今一直无法实现。

近日,厦门大学蔡端俊教授团队和美国杜克大学Benjamin J. Wiley教授团队合作在Advanced Science期刊发表了题为“Colorful Conductive Threads for Wearable Electronics: Transparent Cu-Ag Nanonets”的最新研究成果论文。该论文提出了一种简单有效的方法合成高质量的铜-银核壳结构纳米线,并开发了一种挥发性溶液浸涂的工艺,快速制备彩色轻质的导电纺织线,且该方法适用于制备各种材质的导电纺织线。导电纺织线不仅在保留织物原有特性的情况下具有优异的导电线,还具有高的机械稳定性、耐水洗和可缝纫的特性,在各种可穿戴电子纺织品,如织物加热器、触摸屏手套、温度传感器和新型保暖织物中均表现出优异的性能,在新一代可穿戴电子器件中展现了巨大的应用潜力。

论文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202201111

该团队合成高质量的铜-银核壳结构纳米线作为导电材料,根据排水力和粘附力的平衡,开发了一种在挥发性溶液中浸涂的工艺,在室温下快速制备各种材质的彩色导电纺织线。具体地:(1)利用铜-银纳米线网络优异的导电性和透光性,使纺织线导电的同时,保留了其原本彩色、柔软的特性;(2)利用挥发性溶液的黏附性和毛细效应的协同作用,将铜-银纳米线网络紧紧包裹在纺织线的每一根纤维上,使导电纺织线具有优异的机械稳定性和耐水洗特性;(3)相同的浸涂工艺也适用于制备导电纺织布,且导电纺织布的电阻温度系数可达0.0589 ℃-1,比块体铜或银高出约15倍,制得的温度传感系统响应时间仅需3 s,温度误差仅为 ±0.3 ℃,满足ASTM E1965中温度计的误差要求;(4)利用铜-银纳米线高的红外反射特性,制备了可减少14.8%功率损耗的新型保暖织物,也展现出了导电纺织布在红外隐身衣中的应用潜力。

图1 Cu NWs(a),Cu-Ag NWs(b)的SEM图,(b)中插图是Cu-Ag NWs的高倍SEM图;(c)Cu-Ag NWs的EDS元素能谱图;(d)通过浸涂Cu-Ag NWs油墨制备导电线的过程;(e)包覆不同层数Cu-Ag纳米线网络的导电丝线照片;(f)导电丝线的电阻与包覆Cu-Ag纳米线网络层数的关系;(g)彩色导电线作为导线点亮LED的照片;(h)不同种类的纺织线包覆Cu-Ag纳米线网络后的照片;(i)不同种类的导电纺织线的电阻与包覆Cu-Ag纳米线网络层数的关系。

图2(a)包覆不同层数Cu-Ag纳米线网络的鱼线在280-800 nm波段的透过光谱;(b)导电丝线的颜色相似度与包覆不同层数Cu-Ag纳米线网络的关系;导电丝线的(c)弯曲,(d)扭曲,(e)水洗-干燥,(f)胶带测试,(f)中插图是PDMS/Cu-Ag NWs导电纺织线的OM图。

图3导电纺织线在(a)衣物,(b)手套上点亮LED的照片;(c)导电纺织线在交流电路中点亮小灯泡的照片;(d)(从左到右)Cu-Ag纳米线网络制备的触摸屏手套实物图和用其操作手机的照片,例如:点触摸、写字、放大;(e)普通手套实物图(左)和用其操作手机的照片(右);(f,g)普通手套和触摸屏手套的工作原理图。

图4导电丝线制备的加热环实物图(a)和红外热像图(b);(c)10 V电压下加热环的温度随时间的变化图;(d)不同长度的导电丝线的电流-电压图;(e)不同电压下导电丝线温度随时间的变化图;(f)导电纺织线的电阻变化率与温度的关系;(g)温度传感器的工作示意图;(h)温度传感器实物图;(i,j)用温度传感器实时监测人体体温的手机界面图。

图5 Cu-Ag纳米线网络的2-D电场分布仿真图(a)及局部放大图(b); 1.2 μm后的Cu-Ag纳米线网络在中红外波段的透射率仿真曲线(c)和反射率仿真曲线(d); (e)空手掌、棉布、导电棉布的实物图(上)和红外热像图(下);(f)导电纺织布的示意图;(g)导电纺织布反射红外波的示意图;(h)导电布的能量密度与包覆Cu-Ag纳米线网络层数的关系;(i)交错的Cu-Ag纳米线网络仿真结构;(j)Cu-Ag纳米线网络的横截面电场分布图;(k)不同间距的Cu-Ag纳米线网络在中红外波段透过率的变化。

本工作开发了一种在挥发性溶液中浸涂的工艺,可在室温下快速制备各种材质的彩色轻质的导电纺织线,在织物加热器、触摸屏手套、温度传感器和新型保暖衣等可穿戴电子器件中均表现出出色的性能,对加快实现新一代可穿戴织物类电子器件的应用具有重要意义。

该论文工作以厦门大学作为第一单位完成,博士生唐燕为第一作者,蔡端俊教授,陈小红教授和美国杜克大学Benjamin J. Wiley教授为论文通讯作者。该项目获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金、福建省科技计划等项目得资助。

*感谢论文作者团队对本文的大力支持。

本文来自微信公众号“材料科学与工程”。欢迎转载请联系,未经许可谢绝转载至其他网站。

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