復旦大學制備出低成本高靈敏碳基層狀多功能傳感織物

可穿戴電子設備如智能手環、智能眼鏡和GPS 定位鞋等的市場需求在不斷增長。根據預測，2021年可穿戴設備的銷量將高達5.05億件，但是在實際應用中仍面臨巨大的挑戰，成本高昂和靈敏度低等問題限制了其發展。針對這一問題，復旦大學呂銀祥教授團隊利用高彈性的氨綸織物作為戴性基底，通過原位還原法和“浸漬-提拉”法制備了rGO（還原氧化石墨烯）/石墨/PVA（聚乙烯醇）復合層狀導電織物。

該導電織物以莫代爾/氨綸混紡針織物作為戴性基底，先通過原位還原法沉積還原氧化石墨烯層，再利用簡單高效的“浸漬-提拉”法沉積自制“磚-砂-漿”結構導電納米碳基墨水與PVA 的混合溶液，通過改變浸漬次數調節織物電導率，得到具有較高導電性和戴性的耐洗導電織物。

在拉伸過程中，該導電織物出現了靈敏度跳躍式增加的有趣現象，研究人員對此進行分析發現，由于“磚-砂-漿”結構的PVA表層、還原氧化石墨烯中間層及織物基底層在不同拉伸強度下的形變具有較大差異，導致較大的導電通路變化從而引起了靈敏度在某些臨界點急劇增加的現象。此外PVA表層的厚度對臨界點有較大影響，但具體臨界點產生的條件還需要做進一步的研究。

基于表層PVA及基底中纖維素纖維可逆的溶脹性質，該導電織物還具有高靈敏、可重復和穩定的濕度傳感，用于人體的運動識別，可通過機器學習建立精準數據庫用于糾正專業運動員的訓練姿勢及監測身體脫水狀態。

綜上所述，針對傳感織物在傳感過程中低靈敏性和遲滯現象的問題，研究人員設計了能產生分級拉力傳感性能的層狀結構并揭示了多層結構對傳感行為的傳感機制，實現了高靈敏和低遲滯的目標。這種低成本高靈敏的多功能織物在可穿戴電子設備的應用中具有巨大的潛力。