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Compos. Commun.:智能电纺纤维在纺织品中的应用综述
2020/9/21 10:21:39 admin

DOI:10.1016/j.coco.2020.100506

静电纺丝作为一种通用技术,在过去的几十年里受到了人们的广泛关注,因为它可以简便地制备出具有柔性、大比表面积和高孔隙率的微纳米纤维。刺激响应聚合物是一类能够感应周围环境并与之相互作用的智能材料。因此,静电纺丝和智能材料的结合比智能纤维本身的发展具有更大的优势。在本综述中,作者提供了对纺织应用智能静电纺丝纤维的全面理解。首先,简要介绍了智能纤维的定义以及交互式纤维与被动交互式纤维的区别。然后重点介绍了一些由温度、pH、光、电场/电、磁场、多响应聚合物制成的交互式纤维,以及一些具有压电和摩擦电效应的适用于柔性电子器件的聚合物,此外,还提及了电纺纤维的实际应用。之后,介绍了几种无源和混合型智能电纺纤维。最后,总结并讨论了当前的挑战和对未来的展望。

 

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图1.这篇综述中的智能纤维概述图。


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图2.具有抗菌功能的(a)被动式智能纤维和(b)交互式智能纤维之间的关键特征示意图。


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图3.(a)热敏性聚合物水溶液的温度-组成图;(b)P(NIPAM)的化学结构;(c)当周围温度变化时,P(NIPAM)电纺致动器在1.5s内显示出超快且可逆的致动。


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图4.(a)基于碱性基团的pH响应聚合物的机理示意图,(b)用作DNA传感器的聚合物电纺纤维垫的机理示意图。


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图5.(a)偶氮苯的顺式转变和(b)偶氮苯改性PCL电纺纤维垫的光驱动润湿行为;(c)展示了AuNC负载PVDF静电纺丝纳米纤维垫在通过太阳能净化水中的应用。


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图6.(a)尼龙基致动器的配置;(b)镀金尼龙带的SEM图像,显示了纤维定向形态,以及(c)在恒定电流下致动的照片;(d)说明在电场下PEDOT涂覆PLGA电纺纤维垫中地塞米松控制释放过程的示意图。


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图7.(a)氧化铁纳米粒子(IONP)负载PS电纺纤维垫的温度随时间变化的曲线;(b)在室温下60分钟的对照参考,以及(c-h)在交流磁场产生的热量作用下,卵巢癌细胞与IONP负载PS电纺纤维垫的结合状态随时间的变化。绿色:存活的卵巢癌细胞,红色:死亡的卵巢癌细胞。


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图8.(a)双响应复合致动器的制备示意图;(b)曲率形式的致动程度随温度变化,表现出热响应能力;(c)当pH值变化时,复合致动器的银环(2471.3mg)提升和释放过程的照片,其重量为5.8mg。


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图9.(a)PAN/PCL/AgNW非织造布的制备示意图;(b)PAN/PCL/AgNW非织造布形态的SEM图像(比例尺:1µm);(c)发光LED的照片显示约含1vol%AgNWs的PAN/PCL非织造布的柔性和导电率。


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图10.(a)导电PVA-BA-PTFE纤维的制备示意图;(b)氧化前初纺纤维垫的照片;(c)导电PVA-BA-PTFE纤维垫的变形表明其具有柔性;(d)PVA-BA-PTFE纤维垫的电导率与PVA含量的关系。


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图11.(a)摩擦电纱线的制备;(b),(c)表示芯-壳结构的摩擦电纱线的图解和SEM图像;(d)不同频率下产生的电压、电流和电荷量;(e)摩擦电纱线对织物的灵敏度测定。


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图12.(a)和(b)防水透气织物的机理;(c)和(d)具有防水和透气能力以及具有抵抗各种其他液体性能的PVDF基电纺织物的制备。


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图13.(a)PLMC电纺纤维垫和(b)圆柱棒的形状记忆驱动过程的图像,由于电纺产物的表面积大,其显示出快速响应性能。


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图14.(a)含220nm颗粒的纤维垫的SEM图像,以及(b)根据颗粒的大小从绿色到紫红色的彩色电纺胶态纳米纤维垫的照片,以及(c)相应的反射光谱。


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图15.(a)和(b)分别为具有相同SAN壳但两种不同芯组分(环氧树脂和固化剂)的芯-壳纤维的SEM图像;(c)基于核-壳结构的自愈机制示意图。


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