弹性可拉伸纤维器件因其高柔韧性、弹性、机械韧性和易于制造而备受关注。弹性可拉伸纤维的蓬勃发展弥补了传统二氧化硅纤维易碎并且应变有限的缺点,特别是应用于可穿戴纺织品和光机械传感应用时。弹性和可拉伸纤维受损后性能会减弱,受大自然的启发,自修复材料可以在损坏后恢复其物理性能。然而,自修复纤维的大规模生产目前受到限制。
南洋理工大学魏磊教授和浙大生仪学院陈梦晓教授团队利用纤维热拉技术来制造弹性且可拉伸的自修复热塑性聚氨酯(STPU)纤维,从而能够高效大规模地生产此类功能纤维(图1)。此外,尽管对自修复材料的机制进行了大量研究,但量化其愈合速度和时间仍然是一个持续的挑战。因此,该团队利用透射光谱作为监测工具来观察实时自愈过程,深入研究愈合动力学和效率(图3)。所制造的自修复纤维能够掺杂多种功能材料,包括染料分子和磁性微粒,这使得模块化组装能够开发分布式应变传感器(图4)和软执行器(图5)。这项研究工作凸显了自修复纤维的潜在应用,它与日常生活无缝融合,并为各个行业开辟了新的可能性。该工作以“Self-Healable Multifunctional Fibers via Thermal Drawing”为题发表在《Adv. Sci.》上(Advanced science (DOI: (10.1002/advs.202400785))。文章第一作者是亓淼博士和刘雁婷博士。该研究得到国家自然科学基金委和新加坡教育部学术研究基金的支持。
图1 预制棒-纤维热拉技术制备自愈纤维
图5 模块化组装磁性STPU软执行器
原文链接:https://doi.org/10.1002/advs.202400785
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