青岛大学新：AgNW芯-石墨烯鞘智能纺织品，革新医疗和热管理领域

成果简介

长期穿着时的热舒适性和保健管理是可穿戴系统的基本要求，但同时实现这两点仍是一项挑战。本文，青岛大学范婷婷、苗锦雷教授团队在《Small》期刊发表名为“Core–Sheath Heterogeneous Interlocked Conductive Fiber Enables Smart Textile for Personalized Healthcare and Thermal Management”的论文，研究开发了一种用于个人保健和热管理的高舒适性和透气性智能纺织品，其方法是在MXene的诱导下，将银纳米线（AgNWs）芯与石墨烯鞘组装成刺激响应型芯-鞘双网络。根据 "同类相溶 "理论，具有丰富基团的小型 MXene 纳米片被认为是一种新型的石墨烯 "分散剂"，同时通过填充 AgNWs 和石墨烯网络之间的空隙，充当它们之间的 "交联剂"。

由 MXene "交联 "诱导的芯-鞘异质交错导电纤维对各种机械/电/光刺激都能做出可靠的响应，即使在较大的机械变形下也是如此（100%）。芯-鞘导电纤维智能纺织品能无缝适应人体运动，并能将这些机械变形转化为字符信号，以快速响应（440ms）的方式进行精确的医疗保健监测。此外，具有卓越焦耳加热和光热效应的智能纺织品在刺激-响应过程中可瞬间收集/存储热能，与相变和热致变色层集成后可开发为自供电热管理和动态伪装。具有芯-鞘异质互锁结构的智能纤维/纺织品在个性化医疗保健和热管理方面大有可为。

图文导读

图1、高弹性智能AMGP纺织品，用于个性化医疗保健和热管理

图2、具有相似层状结构的小型MXene纳米片分散液体剥离石墨烯

图2、芯-鞘异质互锁结构的论证与机理.

图2、智能AMGP纺织品的防水性、透气性和稳定的机电性能。

图3、可穿戴应用在智能AMGP纺织品的人体运动检测中作为应变传感器。检测人体运动时电阻的实时相对变化

图4、智能AMGP纺织品的电刺激响应和动态伪装性能。

图5、智能AMGP纺织品的光刺激响应和温度调节性能

小结

综上所述，成功开发了一种高度坚固的芯-鞘异构互锁导电纤维智能AMGP纺织品，用于高效的个性化医疗保健和热管理。小MXene纳米片被提议作为石墨烯的新型二维“分散剂”，同时通过填充它们之间的空隙并诱导它们之间的互锁效应，在AgNWs核心和石墨烯鞘双重响应网络之间充当导电“交联剂”。坚固的核鞘异质互锁导电网络表现出高度稳定的机电性能，在各种大力学变形后仍能保持其初始导电性。

智能AMGP纺织品即使在大变形下也能对各种刺激（包括机械、电气、热和光）做出可靠的响应。具有高拉伸性（100%）的智能AMGP纺织品可以无缝适应弯曲的人体和剧烈活动，并准确监控运动，以实现高效的个性化医疗保健。此外，智能AMGP纺织品还凭借其出色的电/光刺激响应能力，在刺激响应过程中表现出出色的即时热能存储/释放能力，可作为全天候自供电的“移动空调”和动态迷彩服。智能AMGP纺织品具有坚固的芯鞘异质互锁导电网络，在个性化医疗保健和热管理方面具有巨大潜力。

文献：

https://doi.org/10.1002/smll.202308404