可伸缩,自我愈合和高度稳定的导电纤维,基于生物基PLA-Diol用于可穿戴生物传感器
Yuying Zhang1, Yuteng Lei1, Lehao Pan1
1College of Textile and Clothing, State Key Laboratory of Bio-Fibers and Eco-Textiles, Collaborative Innovation Center for Eco-Textiles of Shandong Province, Qingdao University, Qingdao 266101, Shandong, China.
ACS applied materials & interfaces
|March 4, 2026
概括
我们从生物基材料开发了一种新型的自愈导电纤维,用于智能织品. 这种先进的材料提供了出色的伸展性,导电性和可回收性,为下一代可穿戴生物传感器铺平了道路.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物科学 聚合物科学
- 织工程 织工程 织工程
背景情况:
- 智能可穿戴生物传感器需要先进的功能材料,具有改进的机械,电气和环境性能.
- 现有材料在可持续性,成本和可扩展性方面经常面临限制.
- 对于可穿戴电子产品的高性能,环保材料的需求越来越大.
研究的目的:
- 开发一种新的生物导电流体,并制造一种可伸缩的导电纤维,用于先进的可穿戴织生物传感器.
- 提高材料的特性,如自我愈合,柔性,导电性和环境可持续性.
- 在生理信号监测中评估制造纤维的性能.
主要方法:
- 制造一个聚乳酸二醇 (PLA-二醇) /多壁碳纳米管 (MWCNT) 纳米导体流体 (PC-NCF).
- 同轴湿,以创建一个核心外伸展导电纤维 (PPCF) 与PC-NCF核心和PLA-二醇基聚氨 (PLAU) .
- 机械性能 (柔性,可塑性,伸展性),电导率,周期稳定性和冷适应性等的表征.
- 测试PPCF的皮肤粘附性和实时生理信号监测.
主要成果:
- 该PC-NCF证明了类似于液体金属的自我愈合,柔性和低温可加工性.
- 制造出来的PPCF表现出极好的电导率 (在200%应变时为3S/m) 和强大的周期稳定性 (在100%应变时为8000个周期).
- 这种纤维显示出高度因子 (GF=10.62在200-300%的应变),低温适应性 (-10°C) 和闭环可回收性.
- PPCF成功地监测了具有符合皮肤粘附的动态生理信号.
结论:
- 开发的生物导电纤维提供了自我愈合,伸展性,导电性和环境可持续性的独特组合.
- 该材料在机械和电气性能方面的表现,以及其可回收性,使其适用于苛刻的可穿戴应用.
- 作为下一代智能可穿戴织品的高性能灵活生物电子传感器,PPCF具有显著的潜力.
