隨著智能可穿戴設(shè)備的興起，人們致力于發(fā)展具有與人體皮膚相似感知功能的智能紡織品。然而，迄今為止，相關(guān)產(chǎn)品的感知及應(yīng)變能力、識別的精準度方面仍有待提高。
近日，清華大學化學系張瑩瑩教授團隊制備了具有優(yōu)異力學和電學性能的蠶絲基離子水凝膠（SIH）纖維，并基于此設(shè)計了一種智能感知紡織品。該紡織品能夠快速響應(yīng)外部危險，如火燒、水浸和銳利物劃傷，以保護機體免受傷害；同時，還設(shè)計了能夠特異性識別、可準確定位人體手指觸摸的感知紡織品，使其可以用作柔性可穿戴人機交互界面，以輔助人們便捷地控制遠程終端。
研究人員利用從蠶繭中提取的絲素蛋白制備了紡絲原液，并采用連續(xù)濕法紡絲方法制備再生蠶絲纖維，將該纖維通過含有離子液體、甘油和水的溶液中以進行溶劑交換，制備了SIH纖維。該纖維展現(xiàn)出良好的柔性、透明性和可編織性，并且具有良好的導電性，可用作電致發(fā)光器件的柔性透明電極。
SIH纖維表現(xiàn)出優(yōu)異的力學與電學性能，其拉伸強度和斷裂伸長率分別達到4MPa和530%，而進一步的牽伸處理（溶劑交換前）可以將其拉伸強度提高至55MPa，比之前報道的水凝膠纖維（小于10 MPa）高出數(shù)倍。其離子電導率可達0.45S/m，并且在放置3周后或在各種機械刺激（按壓、彎曲、拉伸）下能夠保持穩(wěn)定。
研究人員探索了SIH纖維在危險感知智能紡織品中的潛在應(yīng)用。通過將SIH纖維集成到商業(yè)手套中，設(shè)計了一種用于仿生機械手的智能防護手套。當暴露在危險條件（火、水和銳利物）下時，智能手套會產(chǎn)生特征電學信號，以準確地識別這些危險。
此外，研究人員還使用SIH纖維設(shè)計了可以特異性識別、準確定位人手觸摸的纖維與織物。首先制備了SIH纖維基織物，然后通過電路系統(tǒng)設(shè)計，可以特異性識別和準確定位人手觸摸的位點或區(qū)域，這使其不同于對任何物體接觸/按壓都產(chǎn)生響應(yīng)的壓阻型或電容型傳感織物。當人們穿戴由SIH纖維制成的織物時，可以通過對其進行觸摸以控制遠程終端。
相關(guān)研究展示了天然蠶絲材料在智能穿戴領(lǐng)域的巨大潛力，并且為下一代智能可穿戴設(shè)備和柔性智能紡織品的設(shè)計與制備提供了參考，并以“Intelligent perceptual textiles based on ionic-conductive and strong silk fibers”為題發(fā)表在《Nature Communications》上。
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近日，清華大學化學系張瑩瑩教授團隊制備了具有優(yōu)異力學和電學性能的蠶絲基離子水凝膠（SIH）纖維，并基于此設(shè)計了一種智能感知紡織品。該紡織品能夠快速響應(yīng)外部危險，如火燒、水浸和銳利物劃傷，以保護機體免受傷害；同時，還設(shè)計了能夠特異性識別、可準確定位人體手指觸摸的感知紡織品，使其可以用作柔性可穿戴人機交互界面，以輔助人們便捷地控制遠程終端。
研究人員利用從蠶繭中提取的絲素蛋白制備了紡絲原液，并采用連續(xù)濕法紡絲方法制備再生蠶絲纖維，將該纖維通過含有離子液體、甘油和水的溶液中以進行溶劑交換，制備了SIH纖維。該纖維展現(xiàn)出良好的柔性、透明性和可編織性，并且具有良好的導電性，可用作電致發(fā)光器件的柔性透明電極。
SIH纖維表現(xiàn)出優(yōu)異的力學與電學性能，其拉伸強度和斷裂伸長率分別達到4MPa和530%，而進一步的牽伸處理（溶劑交換前）可以將其拉伸強度提高至55MPa，比之前報道的水凝膠纖維（小于10 MPa）高出數(shù)倍。其離子電導率可達0.45S/m，并且在放置3周后或在各種機械刺激（按壓、彎曲、拉伸）下能夠保持穩(wěn)定。
研究人員探索了SIH纖維在危險感知智能紡織品中的潛在應(yīng)用。通過將SIH纖維集成到商業(yè)手套中，設(shè)計了一種用于仿生機械手的智能防護手套。當暴露在危險條件（火、水和銳利物）下時，智能手套會產(chǎn)生特征電學信號，以準確地識別這些危險。
此外，研究人員還使用SIH纖維設(shè)計了可以特異性識別、準確定位人手觸摸的纖維與織物。首先制備了SIH纖維基織物，然后通過電路系統(tǒng)設(shè)計，可以特異性識別和準確定位人手觸摸的位點或區(qū)域，這使其不同于對任何物體接觸/按壓都產(chǎn)生響應(yīng)的壓阻型或電容型傳感織物。當人們穿戴由SIH纖維制成的織物時，可以通過對其進行觸摸以控制遠程終端。
相關(guān)研究展示了天然蠶絲材料在智能穿戴領(lǐng)域的巨大潛力，并且為下一代智能可穿戴設(shè)備和柔性智能紡織品的設(shè)計與制備提供了參考，并以“Intelligent perceptual textiles based on ionic-conductive and strong silk fibers”為題發(fā)表在《Nature Communications》上。
