与其它2D材料相比,MXene具有高导电性和优异的水分散性,可直接用于制备水性导电介质,实现柔性可穿戴纺织品的可扩展制造。为了满足不同场景下印刷介质流变性的要求,通常需要制备高浓度的MXene配制油墨,但高浓度MXene的浓缩不仅过程复杂,还易引发纳米片重新堆积等问题,阻碍了其在多功能纺织品加工中的应用。采用非导电添加剂(增稠剂和粘合剂等)与MXene分散液混合,是实现导电油墨流变特性有效调控的常用策略。然而,油墨中引入非导电介质会堵塞基底表面的部分导电通路,对导电纺织品的应用性能产生不利影响。因此,需要选用合适的方式来调节MXene基油墨的流变行为,实现在不影响油墨高导电性的前提下,满足导电纺织品的涂层整理或印刷加工要求,这对构建MXene基个人防护可穿戴纺织品具有积极意义。
为了解决这一问题,江南大学王平教授团队联合新加坡国立大学Chaobin He教授团队,借助于导电聚合物PEDOT:PSS配制MXene基凝胶油墨,在提升电活性介质利用率的同时,实现高导电涂层纺织品可扩展、大面积的制造。通过改变PEDOT:PSS掺杂量可灵活调控油墨粘度值在1-104 Pa·s之间;印刷导电涂层轮廓清晰,电活性介质利用率近100%,电导率高达109.6 S/m。印刷纺织品展现出优异的多功能防护性能,在实际工业应用中表现出极大的潜力。该研究以“Polymer-Regulating MXene@Dopamine Electroactive Gel-Inks for Textile-Based Multi-Protective Wearables”为题发表在最新一期《Advanced Functional Materials》上。博士研究生闫彪彪为论文第一作者,江南大学王平教授和新加坡国立大学Chaobin He教授为共同通讯作者。
【凝胶油墨成型机制】
图2. 凝胶油墨的配制与表征
【凝胶油墨流变性及网印纺织品】
图4. 凝胶油墨印刷纺织品的导电性及可穿性
【凝胶油墨网印纺织品多功能防护性能】
图7. 个人热管理性能
论文全文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202401097
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