隨著可穿戴電子設備的蓬勃興起，人們對隨身能源的需求逐漸增大，基於織物的能源器件引起了人們極大的興趣。然而，體表與環境複雜多變的溼熱條件往往會影響電學織物的性能。此外，這些隨身設備的透氣、透溼及可水洗性也逐漸成為研究者關注的焦點。鑑於此，東華大學王宏志教授課題組以“全纖維”為設計原則，開發了一種具有溼熱穩定性和舒適性的摩擦/鐵電協同電子織物材料。相關研究成果以《具有溼熱穩定性和舒適性的摩擦/鐵電協同電子織物材料》(“All-fiber tribo-ferroelectric synergisticelectronics with high thermal-moisture stability and comfortability”，DOI:10.1038/s41467-019-13569-5)為題發表於國際知名學術期刊《自然 • 通訊》(Nature Communications)。
在本研究中，研究人員利用靜電紡絲技術製備了鐵電聚合物(P(VDF-TrFE))和聚酰胺6(PA6)兩種納米纖維作為功能材料，通過摩擦表面極化和鐵電極化的相互作用，實現了摩擦/鐵電協同電學增強。這種電子織物材料在低頻外力作用下可產生5.2 W·m-2的峰值功率密度。
（a）和（b）電子織物材料的實物和結構示意圖；（c）P(VDF-TrFE)納米纖維鐵電體的電滯回線；（d）摩擦/鐵電協同模型示意圖
研究人員利用親水聚丙烯腈(PAN)和聚酰胺6微納米纖維和疏水棉織物構築了額外的吸溼排汗層。全纖維的設計理念，保證了織物材料優良的透氣和透溼性能，其較低的幹態熱阻和蒸發阻有利於維持舒適的體表微環境。
（a）電子織物材料的透氣、透溼及吸溼排汗功能示意圖；（b）和（c）親水纖維的多級網絡結構及直徑分佈
此外，研究人員還演示了電子織物在彎折、抖動時驅動液晶顯示器、數字化發光點陣、電子手錶，以及為鋰電池充電、驅動藍牙信號傳輸系統、實時捕捉足部姿態等應用。
來源於 布工廠
