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西安工程大学王蕊宁等人:PVA/SA/CNTs水凝胶纤维的制备及其性能

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PVA/SA/CNTs水凝胶纤维的制备及其性能

王蕊宁,郭海冰,石康平,邓 晶

(西安工程大学 纺织科学与工程学院,

陕西 西安710048)

摘要:针对智能穿戴纺织品对高灵敏度与稳定性的需求,以聚乙烯醇(PVA)和海藻酸钠(SA)为基底,碳纳米管(CNTs)为导电介质,通过湿法纺丝工艺制备了PVA/SA/CNTs复合水凝胶纤维,并系统表征其微观形貌、力学性能及传感性能。结果表明,在PVA/SA/CNTs水凝胶纤维中,导电介质CNTs能在PVA/SA双交联网中均匀分散,形成高效的导电网络,显著提升了纤维的导电性; 当CNTs质量分数为0.05%时,纤维表现出优异的力学性能,断裂伸长率270%,杨氏模量6.87 kPa,兼具高韧性与抗形变能力; 此外,添加质量分数2.6%的甘油可有效提高纤维的保水性,增强其环境稳定性。本文制备的PVA/SA/CNTs复合水凝胶纤维具有优异的导电性、力学性能与保水能力,在提升灵敏度与稳定性的同时,为智能穿戴纺织品的传感应用提供了有潜力的材料解决方案。

关键词:水凝胶纤维; 聚乙烯醇; 海藻酸钠; 碳纳米管; 湿法纺丝

中图分类号:TS 106

文献标志码:A

Preparation and properties of PVA/SA/CNTs hydrogel fibers

Wang Ruining,Guo Haibing,Shi Kangping,Deng Jing

(School of Textile Science and Engineering,

Xi'an Polytechnic University,

Xi'an 710048,China)

Abstract: Given the demand for high sensitivity and stability in smart wearable textiles,PVA/SA/CNTs composite hydrogel fibers were prepared using polyvinyl alcohol(PVA)and sodium alginate(SA)as the base,and carbon nanotubes(CNTs)as the conductive medium,through a wet spinning process. Their microstructure,mechanical properties,and sensing performance were systematically characterized. The results show that in the PVA/SA/CNTs hydrogel fibers,the conductive medium CNTs could be uniformly dispersed in the PVA/SA double-crosslinked network,forming an efficient conductive network,significantly enhancing the conductivity of the fibers. When the CNTs mass fraction was 0.05%,the fibers exhibited excellent mechanical properties,with an elongation at break of 270% and a Young's modulus of 6.87 kPa,combining high toughness and resistance to deformation. Additionally,the addition of 2.6% mass fraction of glycerol could effectively improve the water retention of the fibers and enhance their environmental stability. The PVA/SA/CNTs composite hydrogel fibers possess excellent conductivity,mechanical properties,and water retention ability.This provides a promising material solution for the sensing applications of smart wearable textiles while enhancing sensitivity and stability.

Keywords:hydrogel fiber; polyvinyl alcohol; sodium alginate; carbon nanotubes; wet spinning

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基金项目、作者及引文格式

基金项目:国家自然科学基金青年科学基金(52107024)

通信作者:王蕊宁(1977—),女,博士,高级工程师,研究方向为功能纺织材料与金属材料。

E-mail:wangruining123@163.com

引文格式:王蕊宁,郭海冰,石康平,等.PVA/SA/CNTs水凝胶纤维的制备及其性能[J].西安工程大学学报,2026,40(3):25-32.

Wang Ruining,Guo Haibing,Shi Kangping,et al.Preparation and properties of PVA/SA/CNTs hydrogel fibers[J].Journal of Xi'an Polytechnic University,2026,40(3):25-32.

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