東華大學王宏志教授《自然·通訊》:舒適性的摩擦織物材料

　　近日，東華大學王宏志教授課題組在可穿戴能源領域取得新進展，相關研究成果以《具有濕熱穩定性和舒適性的摩擦/鐵電協同電子織物材料》(“All-fiber tribo-ferroelectric synergisticelectronics with high thermal-moisture stability and comfortability”，DOI:10.1038/s41467-019-13569-5)為題發表于國際知名學術期刊《自然?通訊》(Nature Communications)。東華大學系論文唯一完成單位，我校材料科學與工程學院長學制博士研究生楊偉峰和龔維為共同第一作者。

　　隨著可穿戴電子設備的蓬勃興起，人們對隨身能源的需求逐漸增大，基于織物的能源器件引起了人們極大的興趣。然而，體表與環境復雜多變的濕熱條件往往會影響電學織物的性能。此外，這些隨身設備的透氣、透濕及可水洗性也逐漸成為研究者關注的焦點。鑒于此，研究團隊以“全纖維”為設計原則，開發了一種具有濕熱穩定性和舒適性的摩擦/鐵電協同電子織物材料。

　　在本工作中，研究人員利用靜電紡絲技術制備了鐵電聚合物(P(VDF-TrFE))和聚酰胺6(PA6)兩種納米纖維作為功能材料，通過摩擦表面極化和鐵電極化的相互作用，實現了摩擦/鐵電協同電學增強。這種電子織物材料在低頻外力作用下可產生5.2 W m-2的峰值功率密度。

（a）和（b）電子織物材料的實物和結構示意圖；（c）P(VDF-TrFE)納米纖維鐵電體的電滯回線；（d）摩擦/鐵電協同模型示意圖

　　研究人員利用親水聚丙烯腈(PAN)和聚酰胺6微/納米纖維和疏水棉織物構筑了額外的吸濕排汗層。全纖維的設計理念，保證了織物材料優良的透氣和透濕性能，其較低的干態熱阻和蒸發阻有利于維持舒適的體表微環境。

（a）電子織物材料的透氣、透濕及吸濕排汗功能示意圖；（b）和（c）親水纖維的多級網絡結構及直徑分布

　　此外，研究人員還演示了電子織物在彎折、抖動時驅動液晶顯示器、數字化發光點陣、電子手表，以及為鋰電池充電、驅動藍牙信號傳輸系統、實時捕捉足部姿態等應用。

　　該研究工作得到了國家自然科學基金、中央高校基本科研業務費專項資金、東華大學勵志計劃和東華大學研究生創新基金等的資助。