电致发光纤维以其轻质、柔韧、易集成等特点，成为可视化电子纺织品发展的重要方向。然而，目前电致发光纤维依赖石油基体、复杂的高电压驱动和嵌入式传感器，限制了它们对可持续、轻量化和视觉直观的可穿戴电子产品适用性。
近日，西安工程大学武海良教授课题组姚一军副教授联合新加坡国立大学Seeram Ramakrishna团队通过共轭静电纺丝、涂层和包覆技术制备了一种具有同轴结构的柔性高亮度丝素基交流电致发光纤维（SFELF），它由内电极、介电层、发光层和外电极组成。通过对发光层基质丝素精确设计以调整其β-折叠二级结构，赋予SFELF出色的机械韧性（5.29 MJ m?3）和高亮度（高达366 cd m?2），优于聚二甲基硅氧烷、热塑性聚氨酯和纤维素基质的同类材料。值得注意的是，SFELF纤维在超过10,000次弯曲循环后保持稳定的亮度，表明其优越的机械耐久性和稳定性。此外，即使在结构外电极被移除后，纤维仍保持其灵敏的触摸激活发光性能，可通过外部电场或热场进行调制，而无需外部电源。这种发光现象可通过手指或金属材料触摸实现。在潜在的智能纺织品应用方面，SFELF集成了摩擦电和液体传感功能，实现了实时可视化监控，为人机交互提供巨大潜力。
相关工作以“Flexible Silk-Fibroin-Based Electroluminescent Fiber with External-Field-Driven Touch Response and Triboelectric Sensing for Smart Wearables”为题，发表在Advanced Functional Materials上。文章第一作者是西安工程大学纺织科学与工程学院硕士研究生谢其原，指导教师姚一军副教授为通讯作者，共同通讯作者包括新加坡国立大学Seeram Ramakrishna教授和西安工程大学张鹏飞教授、张振方博士。该研究工作得到国家自然科学基金和陕西省创新能力支持计划等项目支持。
设计与制备
图1 SFELF的制备及发光机理。a) SFELF制备过程；b) SFELF制备过程中形态变化；c-d) SFELF电致发光机制；e) 外电极和发光层之间接触处形成局部电场促使SFELF发光原理。
微观结构
图2 表面形貌。镀银尼龙纱a) 、介电层包覆纤维b) 和SFELF c)的外观和表面形态；d-i) SFEFL截面SEM和EDS图。
SF与ZnS:Cu之间相互作用
图3 SF与ZnS:Cu的分子动力学模拟
力学性能
图4 SF在SFEFL中的作用。a) SF膜透光率；b)脱胶后SF、SFF和SFELF的FTIR光谱；c) 不同酸化程度SFELF的FTIR光谱；d) SFELF和酸化SFELF二级结构比例；e) PVDF、SFELF和酸化SFELF的XRD光谱；f) SFF、SFELF和酸化SFELF机械性能；g) SFELF发光循环稳定性（插图展示了SFELF在弯曲过程中发光状态）。
发光性能
图5 影响SFELF发光亮度因素。a) BaTiO3含量对SFELF亮度影响；b) BaTiO3含量对介电常数影响；c) 介电性影响发光亮度机制；d) ZnS:Cu含量对SFELF发光亮度影响；e) 手机屏幕亮度；f) SFELF等效电路结构；g) 不同介电层厚度SFELF微观结构；h)不同介电层厚度SFELF电致发光亮度。
图6 SFELF的光学性能。a) SFELF光致发光外观；b) SFELF光致发光谱图；c) SFELF光致发光CIE图；d) SFELF亮度随电压变化；e) SFELF在不同电压下光谱变化；f) SFELF亮度随频率变化；g) SFELF在不同频率下发光光谱；h) 不同频率下SFELF的 CIE图；i) SFELF不同电场强度下发光外观；j)与其它ACEL设备亮度对比；k) SFELF缝制在织物上发光外观。
外场驱动触摸发光
图7 外场驱动SFELF触控发光。a) 电场驱动下SFELF的触控发光机制；b) SFELF在电场环境中触摸发光；c) SFELF在电场环境中未被触摸发光消失；d) SFELF在电场环境中滑动发光；e) SFELF在热场环境下被不同材料触控后发光外观；f) SFELF在不同温度下触控发光外观；g) SFELF在热场驱动下触摸发光机制。
智能纺织品应用
图8 SFEFL的应用探索。a) SFELF摩擦电传感机制；b) SFELF最大开路电压；c) SFELF最大短路电流；d) SFELF通过芯片连接实现摩擦电信号的无线蓝牙传输；e)监测手腕运动信号；SFELF治疗黄疸f)及在医疗护理g) 中应用示意图；h)SFELF和无外电极SFELF缝在白色T恤上，分别形成“笑脸”和“哭脸”图案；i)按压“哭脸”图案（Ⅰ.“笑脸”在不同频率下发光；II.“哭脸”在不同频率下液体响应发光；III.产生摩擦电信号）。
文章链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202514650
