成果简介
可拉伸可穿戴的电子器件，包括各种导体和传感器，因其具有重量轻、灵活性高、易于集成到功能设备或纺织品上等特点，在智能电子、人机交互、软体机器人等领域开辟了广阔的应用前景。然而通过赋予传统的刚性导体或半导体材料以可变形的微观结构制备的柔性器件，因其有限的形变能力的限制，难以满足柔性高拉伸性能的要求。
北京航空航天大学赵勇教授、王女副教授和中国科学院力学研究所苏业旺研究员合作在《ACSNANO》期刊发表名为“Winding-LockedCarbonNanotubes/PolymerNanofibersHelicalYarnforUltrastretchableConductorandStrainSensor”的论文，研究通过设计具有多尺度螺旋结构的导电材料（碳纳米管CNTs）/聚合物（聚氨酯PU）复合材料，构筑了超弹、大应变可回复且稳定性好的一维螺旋纤维。该研究从理论和实验上证实了微/纳米多尺度结构耦合作用对材料力学性能的增强效应。由于其具有的超可拉伸性能，制备成本低，普适性强，可编织等优点，可应用于柔性机器人、大应变传感器件及智能可穿戴织物等领域。
图文导读
图1.CNTs/PU螺旋纱的制备和形态。
图2.PU膜，直纱和螺旋纱的机械性能。
图3.螺旋CNT/PU纱线的电性能。
图4.螺旋CNT/PU纱线的层级结构相关电阻的机理示意图。
图5.CNTs/PU螺旋纱作为应变传感器的应用
小结
总之，本文制备了具有超高拉伸性和良好电性能的分层螺旋CNT/PU纳米纤维复合纱。得益于可扩展的制备工艺和分层结构设计原理，高度可拉伸的螺旋CNT/PU纱在％拉伸范围内表现出出色的电阻恢复性和稳定性，最大拉伸伸长率为％。此外，CNTs/PU纱线作为应变传感器来监测人体运动表现出令人满意的信号响应。这项研究为制造具有高强度，超弹性和出色电气性能的柔性电子设备提供了通用设计，在可穿戴电子设备，智能执行器和软机器人中的有希望的应用。
文献：