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基于旋转共挤与湿纺工艺制备出具有高应变不敏感性和线性温度响应的螺旋导电纤维,其通过可编程螺旋结构协同应力分散与离子动态重排实现优异机械稳定性(100%应变下电阻变化仅3.81%),并搭载离子液体获得宽温域(20-70℃)高灵敏度(71.78%电阻变化)的温度传感特性,特别在生理关键温度区(30-40℃)表现出18.5%线性电阻变化,为可穿戴健康监测和软体机器人传感提供创新解决方案。
开发出不受应变影响的导电纤维(SICFs)对可穿戴电子设备至关重要;然而,现有方法通常涉及复杂的过程且缺乏可扩展性。在这里,我们提出了一种新颖的策略,将旋转共挤出技术与湿法纺丝结合,制备出具有卓越的抗应变能力和温度感应功能的螺旋形导电纤维。通过动态控制喷嘴旋转速度(0–100 r/min),我们能够在导电层中实现可编程的螺旋结构,这种结构通过几何变形协同分散机械应力,并通过多孔结构中的动态离子重新分布来维持导电路径。所得纤维表现出极低的电阻变化(ΔR/R0 = 3.81% 在100%应变下)以及在弯曲(90°)、扭转(720°)和循环拉伸(1000次循环)条件下的出色稳定性。同时,嵌入的离子液体使纤维具有高热敏感性(在20–70°C范围内电阻下降71.78%),即使在运动过程中也能实现精确的温度监测。值得注意的是,这些纤维在生理上关键的30–40°C范围内表现出线性响应(电阻变化18.5%),在应变-温度解耦方面优于现有的SICFs。本研究不仅创新性地提出了一种将螺旋结构编程、材料复合和纤维成型整合到单一操作中的可扩展工艺,还将旋转共挤出技术应用于湿法纺丝领域。它为多功能导电纤维在可穿戴健康监测和软体机器人传感等领域的应用提供了新的见解。

开发出不受应变影响的导电纤维(SICFs)对可穿戴电子设备至关重要;然而,现有方法通常涉及复杂的过程且缺乏可扩展性。在这里,我们提出了一种新颖的策略,将旋转共挤出技术与湿法纺丝结合,制备出具有卓越的抗应变能力和温度感应功能的螺旋形导电纤维。通过动态控制喷嘴旋转速度(0–100 r/min),我们能够在导电层中实现可编程的螺旋结构,这种结构通过几何变形协同分散机械应力,并通过多孔结构中的动态离子重新分布来维持导电路径。所得纤维表现出极低的电阻变化(ΔR/R0 = 3.81% 在100%应变下)以及在弯曲(90°)、扭转(720°)和循环拉伸(1000次循环)条件下的出色稳定性。同时,嵌入的离子液体使纤维具有高热敏感性(在20–70°C范围内电阻下降71.78%),即使在运动过程中也能实现精确的温度监测。值得注意的是,这些纤维在生理上关键的30–40°C范围内表现出线性响应(电阻变化18.5%),在应变-温度解耦方面优于现有的SICFs。本研究不仅创新性地提出了一种将螺旋结构编程、材料复合和纤维成型整合到单一操作中的可扩展工艺,还将旋转共挤出技术应用于湿法纺丝领域。它为多功能导电纤维在可穿戴健康监测和软体机器人传感等领域的应用提供了新的见解。

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