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  智能纖維能夠對外部刺激（如熱、電、機械和濕度）做出實時多功能響應，并提供電磁干擾屏蔽以及能量存儲/轉換功能，是可穿戴電子產品和智能紡織品的基本組成單元。可穿戴電子產品和智能紡織品作為一種新型通信平臺，在醫療保健、工作服、運動服、能源和軍事等許多領域有巨大的應用潛力。因此，開發線材或纖維形式的輕質柔性電子設備并將其集成到紡織品中越來越重要。然而，基于生物質材料設計具有智能化以及集成化功能的柔性高強度智能纖維仍然是一個挑戰。

圖1. HCAF和HCCAF纖維氣凝膠紡織品的制備示意圖

HCAF和HCCAF紡織品的隔熱和熱管理性能

圖2. 彩色HCAF (a)、HCAF紡織品 (b) 和HCCAFs-1 (c) 紡織品的照片。(d) 具有自清潔性能的HCAF紡織品上的彩色水滴，(e) 放置在人手臂上的不同紡織品，(f) 同一手臂在室溫下的紅外圖像，顯示棉紡織品、過濾織物和HCAF紡織品的不同隔熱能力。(g-h) 用于檢測不同紡織品在高溫和低溫下的隔熱性能的實驗裝置示意圖。(i-j) 不同紡織品在高溫和低溫下的相應溫度變化。(k) 對于不同溫度的底板，不同紡織品表面和底板之間的溫差 (|ΔT|)。(l) 動態隔熱性能測量示意圖。HCAF紡織品的臺架溫度和表面溫度由兩個熱電偶記錄。(m) HCAF紡織品的隔熱穩定性。(n) HCAF紡織品的隔熱機理示意圖。

圖3. (a) HCCAFs-2紡織品在不同工作電壓下的溫度曲線 (b) HCCAFs紡織品的飽和溫度與電壓平方的實驗數據和線性擬合。(c) HCCAFs-2紡織品從0.5 V到2.5 V的加熱循環曲線。(d) HCCAFs-2織物對逐步電壓增加/降低的溫度響應。(e) HCCAFs-2紡織品在2.0 V下的長期溫度-時間曲線。(f) HCCAFs紡織品與熱電發電機耦合的示意圖。(g-h)空白和HCCAFs耦合的發電機的溫度、電壓和電流強度。(i) 空白和HCCAFs耦合發電機之間的電壓、電流和功率輸出。(j) 10次充放電循環中HCCAFs耦合發電機的電壓、電流和功率的穩定性。

HCCAFs紡織品的多功能傳感和EMI屏蔽性能

圖4. (a-d) HCCAFs-2紡織品對膝蓋彎曲、手腕彎曲、手指彎曲和呼吸的傳感器響應。(e-g) HCCAFs-2紡織品對溫度、濕度和水中鹽的敏感性 (h-j) HCCAFs-1和HCCAFs-2紡織品的EMI屏蔽效果。(k) HCCAFs紡織品的EMI屏蔽機制示意圖。(l) HCCAFs紡織品與其他報道的氣凝膠纖維和紡織品的綜合性能比較。

  該研究團隊聚焦在綜纖維素的提取和應用方面的研究，通過濕法紡絲工藝將綜纖維素納米纖維分散在纖維素溶液中，制備了可生物降解的柔性纖維素基雜化氣凝膠智能纖維。其具有高比表面積和三維多孔網絡結構，表現出了優異的隔熱和熱管理性能。在添加碳納米管后，材料與熱點裝置耦合后可以實現穩定可逆的太陽能發電以及電磁屏蔽性能。總的來說，智能多功能氣凝膠纖維和紡織品有望應用于自主戶外旅行和太空探索。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.143153

  下載：High-performance smart cellulose nanohybrid aerogel fibers as a platform toward multifunctional textiles