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(jī)器人等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用需求。目前的纖維制備技術(shù)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(guò)程復(fù)雜、能源消耗高、溶劑使用量大、經(jīng)濟(jì)成本高等問(wèn)題。自然界中，蜘蛛、蠶等可在溫和條件下吐出長(zhǎng)絲并根據(jù)環(huán)境改變而調(diào)控其性質(zhì)，其制備過(guò)程非常高效和簡(jiǎn)潔。受此啟發(fā)，新加坡國(guó)立大學(xué)Swee Ching TAN、吉林大學(xué)朱有亮等團(tuán)隊(duì)合作，報(bào)道了一種模仿蜘蛛吐絲過(guò)程的常溫常壓自發(fā)相分離紡絲技術(shù)（PSEA）。該方法無(wú)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(qiáng)度（超過(guò)6 MPa）、柔軟性和可伸縮性（應(yīng)變超過(guò)500%），同時(shí)兼具優(yōu)異導(dǎo)電性（約1.82 S m?1)和多模態(tài)感應(yīng)能力，可以廣泛應(yīng)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(xué)領(lǐng)域的材料開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新應(yīng)用開(kāi)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(dǎo)性）集成到一維纖維中對(duì)于合成材料來(lái)說(shuō)是一個(gè)兩難問(wèn)題：因?yàn)榇蠖鄶?shù)柔軟軟可拉伸材料不具有本征導(dǎo)電性，而導(dǎo)電材料難以制成高度可拉伸的纖維材料?，F(xiàn)有技術(shù)或方法涉及復(fù)雜制造工藝或多個(gè)后處理步驟（例如預(yù)應(yīng)變工程、導(dǎo)電填料嵌入、表面涂覆等）。通過(guò)“一步法”工藝實(shí)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(dǎo)前驅(qū)體纖維自發(fā)產(chǎn)生非溶劑蒸汽誘導(dǎo)相分離（NVIPS）效應(yīng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了常溫常壓下（70-75%相對(duì)濕度、~25℃、一個(gè)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(qiáng)度和導(dǎo)電性，可廣泛應(yīng)用于可穿戴纖維織物電子領(lǐng)域。

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