智能纤维能够对外部刺激（如热、电、机械和湿度）做出实时多功能响应，并提供电磁干扰屏蔽以及能量存储/转换功能，是可穿戴电子产品和智能纺织品的基本组成单元。可穿戴电子产品和智能纺织品作为一种新型通信平台，在医疗保健、工作服、运动服、能源和军事等许多领域有巨大的应用潜力。因此，开发线材或纤维形式的轻质柔性电子设备并将其集成到纺织品中越来越重要。然而，基于生物质材料设计具有智能化以及集成化功能的柔性高强度智能纤维仍然是一个挑战。

图1. HCAF和HCCAF纤维气凝胶纺织品的制备示意图

HCAF和HCCAF纺织品的隔热和热管理性能

图2. 彩色HCAF (a)、HCAF纺织品 (b) 和HCCAFs-1 (c) 纺织品的照片。(d) 具有自清洁性能的HCAF纺织品上的彩色水滴，(e) 放置在人手臂上的不同纺织品，(f) 同一手臂在室温下的红外图像，显示棉纺织品、过滤织物和HCAF纺织品的不同隔热能力。(g-h) 用于检测不同纺织品在高温和低温下的隔热性能的实验装置示意图。(i-j) 不同纺织品在高温和低温下的相应温度变化。(k) 对于不同温度的底板，不同纺织品表面和底板之间的温差 (|ΔT|)。(l) 动态隔热性能测量示意图。HCAF纺织品的台架温度和表面温度由两个热电偶记录。(m) HCAF纺织品的隔热稳定性。(n) HCAF纺织品的隔热机理示意图。

图3. (a) HCCAFs-2纺织品在不同工作电压下的温度曲线 (b) HCCAFs纺织品的饱和温度与电压平方的实验数据和线性拟合。(c) HCCAFs-2纺织品从0.5 V到2.5 V的加热循环曲线。(d) HCCAFs-2织物对逐步电压增加/降低的温度响应。(e) HCCAFs-2纺织品在2.0 V下的长期温度-时间曲线。(f) HCCAFs纺织品与热电发电机耦合的示意图。(g-h)空白和HCCAFs耦合的发电机的温度、电压和电流强度。(i) 空白和HCCAFs耦合发电机之间的电压、电流和功率输出。(j) 10次充放电循环中HCCAFs耦合发电机的电压、电流和功率的稳定性。

HCCAFs纺织品的多功能传感和EMI屏蔽性能

图4. (a-d) HCCAFs-2纺织品对膝盖弯曲、手腕弯曲、手指弯曲和呼吸的传感器响应。(e-g) HCCAFs-2纺织品对温度、湿度和水中盐的敏感性 (h-j) HCCAFs-1和HCCAFs-2纺织品的EMI屏蔽效果。(k) HCCAFs纺织品的EMI屏蔽机制示意图。(l) HCCAFs纺织品与其他报道的气凝胶纤维和纺织品的综合性能比较。

  该研究团队聚焦在综纤维素的提取和应用方面的研究，通过湿法纺丝工艺将综纤维素纳米纤维分散在纤维素溶液中，制备了可生物降解的柔性纤维素基杂化气凝胶智能纤维。其具有高比表面积和三维多孔网络结构，表现出了优异的隔热和热管理性能。在添加碳纳米管后，材料与热点装置耦合后可以实现稳定可逆的太阳能发电以及电磁屏蔽性能。总的来说，智能多功能气凝胶纤维和纺织品有望应用于自主户外旅行和太空探索。

  原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.143153

  下载：High-performance smart cellulose nanohybrid aerogel fibers as a platform toward multifunctional textiles