Ионопроводящее шелковое волокно с хорошей гибкостью и прозрачностью, которое может использоваться в умных тканях.
С ростом числа умных носимых устройств люди стремятся разрабатывать умные ткани с сенсорными функциями, аналогичными человеческой коже. Однако до сих пор еще не созданы умные сенсорные ткани, которые могут чувствовать внешние опасности, в частности, определять и точно определять прикосновения человеческих пальцев.
Для достижения этой цели команда подготовила волокна ионного гидрогеля (SIH) на основе шелка с превосходными механическими и электрическими свойствами и на их основе разработала интеллектуальный чувствительный текстиль, который может быстро реагировать на внешние опасности, такие как огонь, вода и т. д. Он может защитить тело человека/робота от царапин при погружении и острых предметах; в то же время она также разработала чувствительный текстиль, который может специально идентифицировать и точно определять местонахождение прикосновения пальца человека, так что его можно использовать в качестве гибкого носимого интерфейса взаимодействия человека с компьютером. Чтобы помочь людям удобно управлять удаленными терминалами. Волокна SIH, полученные путем непрерывного мокрого прядения и замены растворителя, обладают превосходной прочностью на разрыв (55 МПа), пластичностью (530%) и стабильностью благодаря своей внутренней полукристаллической, высокоориентированной структуре и добавлению ионных жидкостей. И превосходной электропроводностью (0,45 См·м–1). Ткани, разработанные на основе этого волокна, демонстрируют важный потенциал применения в таких областях, как интеллектуальные носимые устройства и гибкие интерфейсы взаимодействия человека с компьютером.
Получение волокна SIH методом мокрого прядения + замена растворителя
Процесс подготовки, морфология, ткацкость и гибкие электрические применения волокон SIH.
Состав и структурная характеристика волокна SIH
Термогравиметрический анализ, энергодисперсионная спектроскопия (EDS) и инфракрасная спектроскопия подтвердили, что [Emim]BF4 равномерно распределен в волокне SIH. Потеря веса при 350°C на термогравиметрической кривой приписывается [Emim]BF4. Элемент F в спектре EDS принадлежит [Emim]BF4. Пик при 1169 см–1 в инфракрасном спектре можно приписать асимметричному колебанию C−N−C в кольце [Emim]+. В то же время инфракрасные спектры и поляризационные микроскопические снимки доказали полукристаллическую структуру и высокоориентированную структуру волокон SIH.
Механические и электрические свойства волокон SIH
Волокна SIH демонстрируют превосходные механические и электрические свойства. Их прочность на разрыв и удлинение при разрыве достигают 4 МПа и 530% соответственно. Дальнейшая обработка вытяжкой (до замены растворителя) может увеличить их прочность на разрыв до 55 МПа, что в несколько раз выше, чем у ранее зарегистрированных гидрогелевых волокон (<10 МПа). Их ионная проводимость может достигать 0,45 См·м–1 и остается стабильной после размещения в течение 3 недель или при различных механических воздействиях (сжатие, изгиб, растяжение).
Специфическое распознавание сигналов опасности волокнами SIH
The
Электрический отклик и механизм волокон SIH на огонь, воду и острые предметы, демонстрирующие потенциальные возможности применения для выявления опасностей.
Умная защитная перчатка для бионических роботизированных рук была разработана путем интеграции волокон SIH в коммерческие перчатки. При воздействии опасных условий (огонь, вода и острые предметы) умные перчатки генерируют характерные электрические сигналы для точного определения этих опасностей.
Применение сенсорных датчиков для тканей на основе волокон SIH
Кроме того, используя волокна SIH, мы разработали волокна и ткани, которые могут специально идентифицировать и точно локализовать прикосновение человеческих рук. Сначала были подготовлены ткани на основе волокон SIH: отдельные волокна SIH были интегрированы в коммерческие ткани или вплетены в полотняные переплетения. Благодаря конструкции схемной системы точка или область, к которой прикасается человеческая рука, может быть специально идентифицирована и точно локализована, что отличает ее от тканей с пьезорезистивным или емкостным датчиком, которые реагируют на любой контакт/нажатие объекта. Когда люди носят ткани из волокон SIH, они могут управлять удаленными терминалами, прикасаясь к ним.
The
