摩擦发电织物的性能提升策略与应用研究

微电子与可穿戴技术的蓬勃发展显著提高了人们的生活水平,但也带来了极大的能源消耗。与此同时,对于绿色、便携能量的需求使得能够高效收集机械能的摩擦纳米发电机(TENG)技术得到了广泛关注,尤其在低频和无序能量收集方面具有显著优势。基于TENG的发电织物具有极佳的穿着舒适性、低成本与灵活性,被认为是最有前景的可穿戴能源器件之一。本文介绍了摩擦发电织物的基本组成,并从增加电荷密度与减少电荷损耗2个方面,重点阐述了摩擦发电织物的性能提升策略,最后对该领域的发展现状与挑战进行了总结与展望,为相关研究提供参考。

纤维基摩擦纳米发电机的构建及其在可穿戴技术领域的研究进展

可穿戴技术为人们提供了便捷化与个性化的健康监测、医疗辅助、运动娱乐等服务,显著提高生活质量。目前,可穿戴设备的能量供给仍然依赖化学电池或外接电源,造成明显的使用不便。从外界环境中收集能量以满足可穿戴设备的能量需求是一种有前途的解决方案。摩擦纳米发电机(TENG)是一种新兴的微型能源装置,因其能够有效地收集和利用人体与环境中的微纳能量实现直接为可穿戴设备供电或实现自供能传感,并以高瞬时电输出、低成本与灵活的特性而受到广泛关注。金属、聚合物薄膜、橡胶等材料被广泛用于TENG的制备中,但致密的结构使得它们在长时间穿戴时易造成人体不适。以纤维材料制备的TENG具有输出功率高、透气性好、形状适应性、材料选择广泛的优势,在可穿戴能源器件、自供能传感、人机交互以及空气过滤等领域应用广泛。介绍了纤维基TENG的构筑及可穿戴器件的应用研究进展,最后对其现有的挑战与发展前景进行总结与展望,为纤维基TENG的发展提供参考。

Preparation and Properties of Light-colored Antistatic ATZO@TiO_(2)/PAN Fiber

Light-colored antistatic polyacrylonitrile(PAN)composite fiber was successfully prepared via a facile wet-spinning process using ATZO@TiO_(2)whiskers as conductive fillers.This kind of low-cost fiber meets the requirements of light-colored and antistatic ability,which is quite suitable for mass production of dust-proof and safety workwear.The conductive whiskers are well dispersed in the fiber and form a continuous conductive pathway,which makes the fiber to possess a long conductive ability.The lowest resistance of antistatic ATZO@TiO_(2)/PAN fiber was 2.1×10^(7)Ω·cm.

金属系导电纤维的研究及应用进展

探讨金属系导电纤维的研究现状及应用进展。从金属系导电纤维的分类及制备方法出发,系统综述了近年来国内外金属系导电纤维的研究现状,简要阐述了金属系导电纤维在防静电织物、导电混凝土沥青、电磁屏蔽及吸波织物、柔性传感器、智能可穿戴设备、柔性纤维电极及能源器件的应用情况,总结并展望了金属系导电纤维目前遇到的问题与未来的发展前景。认为:金属系导电纤维具有较好的稳定性、导电性和经济性,具有显著的应用潜力。

金属螯合制备AZO@TiO_(2)导电晶须及其性能研究

AZO@TiO_(2)导电晶须是一种导电性能好、白度高、价格低廉的导电材料。目前共沉淀法制备该材料难以实现锌铝元素掺杂均匀及近中性反应条件。本研究采用金属螯合法,以AlCl_(3)和ZnCl_(2)为原料,以乙酰丙酮为螯合剂,在无水乙醇中溶解得到稳定的金属螯合物前驱体溶液,再通过水解及煅烧在TiO_(2)表面包覆一层AZO导电膜制备AZO@TiO_(2)导电晶须。通过单因素试验探究了包覆比、掺杂比、乙酰丙酮的配比和煅烧温度对晶须导电性能的影响,并通过设计四因素三水平正交试验进一步优化工艺参数。借助扫描电子显微镜(SEM)、四探针测试仪、X射线衍射仪(XRD)、能谱分析仪(EDS)、透射电子显微镜(TEM)及热重分析仪(TGA)对所制得的导电晶须进行测试表征,结果表明,以此种方法制得的AZO@TiO_(2)导电晶须表面电阻率最低达到0.318kΩ·cm。

浅色导电纤维的发展及其最新应用

以导电纤维/纱线为原料织造而成的现代智能纺织品在抗静电、防辐射、传感器件等方面有巨大的发展前景。然而,传统的炭系导电纤维都以深色为主,无法进行色彩的再加工,这限制了它在服饰领域的应用范围。文章结合近年来国内外在浅色导电纤维领域的研究成果,从掺杂纺丝和表面处理两个角度综述浅色导电纤维的制备工艺,对相关的产品做出对比与评估,最后对浅色导电纤维/纱线在织物电路、传感网络与能源器件的最新应用进行介绍与展望。

浅色聚酯纤维基抗静电涂层织物的制备及其性能研究

以浅色导电钛白(ATO@TiO2)为功能填料,水性聚氨酯(WPU)为涂层剂,制备浅色聚酯纤维基抗静电涂层织物,研究了导电钛白的形貌、用量以及涂层厚度对涂层织物性能的影响。分别通过扫描电镜、傅里叶红外光谱、织物方块电阻测试仪对涂层的微观形貌与结构、表面电阻进行测试表征。结果表明:在涂层中纤维状的导电钛白比粒子型的填料易于桥接形成通路。其中5~10μm长的导电钛白性能最佳,在7.5%添加量下,涂层厚度为50μm时,经测试涂层织物表面电阻<106Ω,完全达到抗静电要求。此外,涂层织物白度值高,涂层耐久性可靠,经多次水洗处理、热处理和日晒处理后依旧保持良好的电荷溢散能力。