新研發的雙面智慧紡織纖維兼具導電性和柔韌性
導電”智慧織物”有許多潛在應用,但通常情況下,專用纖維通常不如普通材料製成的纖維柔軟靈活。然而,一種實驗性的新型雙面纖維既柔軟又導電。這種纖維由華盛頓州立大學的科學家團隊開發,由兩種物質製成:從回收的T 卹中提取的棉纖維素和一種名為聚苯胺的現有導電合成聚合物。

這種單股纖維兼具棉花的柔韌性和一種名為聚苯胺的聚合物的導電性。在穿戴式電子紡織品方面顯示出良好的潛力。華盛頓州立大學的研究人員在《碳水化合物聚合物》(Carbohydrate Polymers)雜誌上詳細介紹了他們的研究成果。

一面是棉花,另一面是導電聚合物圖/華盛頓州立大學
聚苯胺與棉纖維素結合在一起後會太脆,無法單獨形成可用的纖維。也就是說,這兩種材料並不是簡單地混合成一種同質混合物。如果是這樣,聚苯胺就會被稀釋到失去導電性的程度。
為了解決這個問題,西悉尼大學的研究人員將從回收的T 卹中提取的棉纖維素溶解到一種溶液中,並將導電聚合物溶解到另一種單獨的溶液中。然後將這兩種溶液並排合併在一起,擠出材料製成一根纖維。
在這項研究中,WSU 團隊努力克服將導電聚合物與棉纖維素混合的難題。聚合物是一種具有重複模式的大分子物質。在這種情況下,研究人員使用了聚苯胺(又稱PANI),這是一種具有導電性能的合成聚合物,已用於印刷電路板製造等應用中。結果顯示界面結合良好,這意味著不同材料的分子在拉伸和彎曲過程中都能保持在一起。

首席科學家劉航正在處理一卷材圖/料華盛頓州立大學的Dean Hare
“我們將一種纖維分為兩部分:一部分是傳統的棉花:柔韌性和強度足以滿足日常使用,而另一面則是導電材料,”該研究的通訊作者、西悉尼大學紡織品研究員劉航說。”棉花可以支撐導電材料,而導電材料可以提供所需的功能。”

雖然還需要更多的開發工作,研究人員的想法是將這樣的纖維整合到服裝中,作為帶有柔性電路的感測器貼片。這些補丁可以成為消防員、士兵或處理化學物質的工人制服的一部分,以檢測是否接觸到危險物質。其他應用還包括健康監測或運動襯衫,它們比目前的健身監測器能做得更多。
劉航副教授領導的研究論文最近發表在《碳水化合物聚合物》期刊。這項研究的其他作者包括第一作者劉旺成、趙子輝、梁丹、鐘偉紅和張金文。這項研究得到了美國國家科學基金會和沃爾瑪基金會計畫的支持。
劉說:”現在已經有一些智慧可穿戴設備,例如智慧手錶可以追蹤你的運動和人體生命體徵,但我們希望將來你的日常服裝也能實現這些功能。時尚並不像很多人認為的那樣只是顏色和款式,時尚就是科學。”