生物启发的柔性凯弗拉/水凝复合材料具有抗穿孔和应变传感性能,用于个人防护设备
Xiaotong Zhang1, Shan Wang1, Xuanyin Chen2
1School of Textile Science and Engineering, Xi'an Polytechnic University, Xi'an, Shaanxi 710048, China.
ACS applied materials & interfaces
|August 16, 2024
概括
这项研究引入了一种新的灵活复合材料,灵感来自犀牛皮肤,结合了凯弗拉纤维和凝水凝,提高了穿孔抵抗和应变感应能力. 这种材料为多功能个人防护设备 (PPE) 提供了卓越的保护和舒适性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 生物模拟学是一种生物模拟学.
- 可穿戴技术可穿戴技术
背景情况:
- 在个人防护设备 (PPE) 中实现多功能仍然是一个挑战,特别是平衡保护,灵活性,舒适性和智能应用.
- 现有的个人防护设备往往在其中一个或多个关键方面做出了妥协.
研究的目的:
- 开发一种灵活可穿戴的新型复合材料,灵感来自犀牛皮肤,用于增强个人防护设备.
- 为了研究开发的复合材料的穿孔阻力,应变感应特性和穿戴舒适性.
主要方法:
- 混合凝水凝浸泡在硫酸溶液中,具有高重量分数,垂直交织的凯弗拉纤维.
- 描述水凝的机械性能 (抗拉强度,性,抗破裂能力).
- 评估凯弗拉/水凝复合材料的穿孔阻力,灵活性和空气/水分透性.
- 评估用于监测人类运动的应变感应能力.
主要成果:
- 用硫酸处理的水凝表现出优越的机械性能:抗拉强度 (3.77 MPa),性 (4.26 MJ/m3) 和破裂应变 (305.19%).
- 凯弗拉/水凝复合材料表现出极好的穿孔阻力 (132.06 N 准静态,295.05 N 动态),灵活性 (138.13 mN/cm) 和透气性.
- 该复合材料具有显著的应变感应特性,可实时监测各种曲角度和频率的人类运动.
- 该材料在环境暴露7天后保持了其性能,表明耐用性.
结论:
- 以犀牛皮肤为灵感的凯弗拉/水凝复合材料为多功能个人防护设备提供了一个有前途的解决方案,将高保护与舒适平衡在一起.
- 该材料增强的穿孔阻力和集成的应变传感能力为先进的智能防护设备铺平了道路.
- 这种方法提供了一种简单,经济的方法,用于创建具有可穿戴特性的抗穿孔材料.
