摘要：

功能性柔軟可拉伸纖維材料在生物醫(yī)療器械、軟體機器人等領域有著廣泛的應用需求。目前的纖維制備技術包括干/濕法紡絲、電紡、微流控紡絲、熱拉伸和直接打印等方法，但這些方法均存在一定不足，包括制備過程復雜、能源消耗高、溶劑使用量大、經(jīng)濟成本高等問題。自然界中，蜘蛛、蠶等可在溫和條件下吐出長絲并根據(jù)環(huán)境改變而調(diào)控其性質(zhì)，其制備過程非常高效和簡潔。受此啟發(fā)，新加坡國立大學Swee Ching TAN、吉林大學朱有亮等團隊合作，報道了一種模仿蜘蛛吐絲過程的常溫常壓自發(fā)相分離紡絲技術（PSEA）。該方法無需額外加熱、紫外固化或凝固浴等條件，獲得的功能性軟纖維具有足夠的強度（超過6 MPa）、柔軟性和可伸縮性（應變超過500%），同時兼具優(yōu)異導電性（約1.82 S m?1)和多模態(tài)感應能力，可以廣泛應用于智能織物等可穿戴電子產(chǎn)品。這一創(chuàng)新制備方法為生產(chǎn)多種功能集成的柔性纖維材料提供了高效低成本解決方案，該研究成果有望為纖維電子學領域的材料開發(fā)和創(chuàng)新應用開辟新的途徑。該論文以“Biomimetic spinning of soft functional fibres via spontaneous phase separation”為題發(fā)表在Nature Electronics期刊上。

通常，將不同功能（如柔軟性、可伸縮性和電導性）集成到一維纖維中對于合成材料來說是一個兩難問題：因為大多數(shù)柔軟軟可拉伸材料不具有本征導電性，而導電材料難以制成高度可拉伸的纖維材料。現(xiàn)有技術或方法涉及復雜制造工藝或多個后處理步驟（例如預應變工程、導電填料嵌入、表面涂覆等）。通過“一步法”工藝實現(xiàn)了多功能柔性纖維的低成本制備，能耗極低且溶劑使用量少，為纖維和織物電子器件提供了一種可持續(xù)發(fā)展路徑。利用空氣中水分子誘導前驅(qū)體纖維自發(fā)產(chǎn)生非溶劑蒸汽誘導相分離（NVIPS）效應，進而實現(xiàn)了常溫常壓下（70-75%相對濕度、~25℃、一個大氣壓）由紡絲液到固體纖維的相轉(zhuǎn)變。所獲得的功能性纖維具有優(yōu)異的可伸展性、強度和導電性，可廣泛應用于可穿戴纖維織物電子領域。

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1.模仿蜘蛛吐絲，科學家發(fā)明仿生紡絲技術，“一步法”制備出多功能柔性導電纖維