彈性可拉伸纖維器件因其高柔韌性、彈性、機械韌性和易于制造而備受關注。彈性可拉伸纖維的蓬勃發展彌補了傳統二氧化硅纖維易碎并且應變有限的缺點,特別是應用于可穿戴紡織品和光機械傳感應用時。彈性和可拉伸纖維受損后性能會減弱,受大自然的啟發,自修復材料可以在損壞后恢復其物理性能。然而,自修復纖維的大規模生產目前受到限制。
南洋理工大學魏磊教授和浙大生儀學院陳夢曉教授團隊利用纖維熱拉技術來制造彈性且可拉伸的自修復熱塑性聚氨酯(STPU)纖維,從而能夠高效大規模地生產此類功能纖維(圖1)。此外,盡管對自修復材料的機制進行了大量研究,但量化其愈合速度和時間仍然是一個持續的挑戰。因此,該團隊利用透射光譜作為監測工具來觀察實時自愈過程,深入研究愈合動力學和效率(圖3)。所制造的自修復纖維能夠摻雜多種功能材料,包括染料分子和磁性微粒,這使得模塊化組裝能夠開發分布式應變傳感器(圖4)和軟執行器(圖5)。這項研究工作凸顯了自修復纖維的潛在應用,它與日常生活無縫融合,并為各個行業開辟了新的可能性。該工作以“Self-Healable Multifunctional Fibers via Thermal Drawing”為題發表在《Adv. Sci.》上(Advanced science (DOI: (10.1002/advs.202400785))。文章第一作者是亓淼博士和劉雁婷博士。該研究得到國家自然科學基金委和新加坡教育部學術研究基金的支持。
圖1 預制棒-纖維熱拉技術制備自愈纖維
圖5 模塊化組裝磁性STPU軟執行器
原文鏈接:https://doi.org/10.1002/advs.202400785
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