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陕科大王学川/王海军/党旭岗 Mater. Horiz.:一种生物质衍生的多功能导电涂料助力可穿戴智能纺织品和皮肤生物电子一体化
2025-02-17  来源:高分子科技

  智能电子纺织品因其独特的结构、柔韧性和透气性,在可穿戴电子领域具有重要的应用价值。然而,目前报道的电子纺织品仍面临生物相容性、光热转换和电磁波污染等问题的挑战。为应对此挑战,陕科大王学川教授、王海军教授、党旭岗副教授团队利用天然羧甲基淀粉 (CMS)、多巴胺和聚吡咯 (PPy) 开发了一种多功能生物质基导电涂层,并进一步用于构建多功能智能电子纺织品。CMS/PDA/PPy 涂层具有连续均匀的多孔结构、强附着力、高抗菌效率、优异的导电性和良好的生物相容性。CMS/PDA/PPy 涂层制备的智能电子纺织品表现出优异的疏水性、水蒸气渗透性和抗氧化活性。此外,利用 PDA 和 PPy 的导电和热敏特性,可以将智能电子纺织品开发成能够实时监测生理信号和体温变化的柔性皮肤集成生物传感器系统。相关工作被发表于《Materials Horizons (IF: 12.2)



  在本研究中,将 CMS 优异的生物相容性和生物降解性、PDA良好的抗氧化性、光热转化性和粘附性以及 PPy 良好的导电性和机械强度战略性地结合起来,开发了一种多功能生物质基导电涂层——CMS/PDA/PPy。它被用于纺织全天然、多功能的生物质基智能电子纺织品,所制备的纺织品具有优异的耐水性、透气性、抗氧化抗菌活性、电磁屏蔽性 (33 dB) 以及光热转换性能和稳定性。值得注意的是,在红外辐射下,制备的纺织品可以在10 s内从室温加热到55 °C,然后在20 s内将纺织品的表面温度降低到40 °C(ts= 42.05 s),对新型可穿戴光热管理纺织品的研究具有重要意义。此外,该纺织品被用作皮肤应变传感器,对温度、应变、光热和生物电信号以及运动检测表现出高度敏感性。它可以实时监测人体的生理信号、运动控制和体温变化,具有巨大的应用潜力,可用于集成可穿戴智能纺织品和皮肤生物电子学。  


1 CMS/PDA/PPy的粘附性和可印刷性


2 CMS/PDA/PPy的机械性能、抗氧化性和导电性


生物质基智能电子纺织品的耐水性、水蒸气渗透性、透光性、抗菌性及生物相容性


生物质基智能电子纺织品的光热转换性


5 生物质基智能电子纺织品的应变传感性能与人体运动信号监测


  总体而言,本研究通过集成可穿戴智能纺织品和皮肤生物电子学开发了一种多功能导电涂层,构建了一个通过可穿戴智能电子纺织品传感器监测生理信号的平台。该纺织品被用作皮肤应变传感器,对温度、应变、光热和生物电信号以及运动检测表现出高度敏感性。集成的CMS/PDA/PPy导电涂层在可穿戴纺织品领域具有相当大的潜力,可用于多功能纺织品和智能生物电子,并为可穿戴智能纺织品和皮肤生物电子学的未来集成提供了新的见解。


  相关研究成果以“A biomass-derived multifunctional conductive coating with outstanding electromagnetic shielding and photothermal conversion properties for integrated wearable intelligent textiles and skin bioelectronics为题发表Materials HorizonsDOI: 10.1039/D4MH01774A)。陕西科技大学轻工科学与工程学院(柔性电子学院)硕士研究生费宇菲为该论文的主要完成人,通讯作者是陕西科技大学生物质与功能材料研究所王海军教授和党旭岗副教授


  原文链接:https://doi.org/10.1039/D4MH01774

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(责任编辑:xu)
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