北京
华盛顿州立大学的研究人员开发出一种特殊的3D墨水打印方法，用于制造在反复洗涤和磨损测试后仍能保持优异性能的智能织物。这项研究发表在《ACS Omega》期刊上，标志着智能织物在舒适性和耐用性方面的突破，同时采用了更环保的工艺。
论文通讯作者、华盛顿州立大学纺织研究员刘航（音）表示，目前该领域的大部分研究集中在为织物添加技术功能，却忽视了织物在实际使用和维护（如洗涤）中的触感、贴合度和耐久性。“使用的材料或技术通常会使织物变得非常僵硬，”服装、商品、设计与纺织品系副教授刘航解释道，“例如，如果你穿着带有3D打印材料的T恤用于传感目的，你希望这件T恤能紧贴身体，同时保持柔软灵活。如果它僵硬，不仅不舒适，传感性能也会受损。”
开发智能可穿戴设备的初始方法包括将导电纱线或传感器等功能组件粘合、编织或缝合到织物中。较新的印刷方法虽然前景看好，但仍存在舒适性和维护问题。刘航（音）团队使用直接墨水书写3D打印技术，将含有碳纳米管的聚丁二酸丁二醇酯（一种与天然纤维兼容的可生物降解聚酯）溶液打印到两种织物上。打印后的织物在反复应变下展现出优异的导电性、机械强度、应变系数和稳定性，且溶液渗透并与纤维结合的能力使织物具有更强的耐洗性和耐磨性。
研究人员测试了打印织物的拉伸强度、导电性、作为运动传感器的能力等特性。结果显示，经过20次洗涤和干燥循环后，织物性能仍然良好；在200次磨损测试或500次拉伸循环测试后，表面未出现划痕或裂纹。团队还采用了可生物降解的无毒溶剂Cyrene进行加工，比常用的有毒溶剂更环保。
智能织物作为新兴趋势，有望实现与智能手表等设备相似的功能。该技术在医疗保健、急救人员、军事和体育领域具有应用潜力。该研究是刘航（音）学生赵子辉（音）博士论文的一部分，赵子辉（音）为论文第一作者。刘航（音）多年来一直致力于智能织物的多项研究，她在2023年发表的论文中曾开发出一种兼具棉花柔韧性和聚合物导电性的纤维。
这项3D打印技术的最新研究聚焦于织物的传感和监测能力，但要开发功能性智能可穿戴设备仍需解决电源和数据传输技术。“这只是整个智能系统的一部分，”刘航（音）表示。该研究部分由美国国家科学基金会资助。
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