防燒傷柔性電子織物可實(shí)現(xiàn)高溫3秒預(yù)警

武漢紡織大學(xué)教授王金鳳團(tuán)隊(duì)結(jié)合氣凝膠纖維的輕質(zhì)性和可編織性以及半導(dǎo)體納米材料因溫度變化而發(fā)生電阻變化的性能，將這三種重要特性同時(shí)賦予在一種柔性電子織物上，研發(fā)出兼具超靈敏溫度響應(yīng)和自供電能力的傳感織物，并將其用于消防員防護(hù)服的高溫預(yù)警。

研究人員通過濕法紡絲工藝，制備出不同直徑的氣凝膠纖維，并將其進(jìn)一步編織成織物。該電子織物可在不同彎曲角度下維持穩(wěn)定電阻。即使在180°彎曲條件下，反復(fù)彎曲幾百次，其也能維持穩(wěn)定的電阻變化以及穩(wěn)定的火災(zāi)報(bào)警觸發(fā)時(shí)間。這表明電子織物在實(shí)際使用中，可以比較穩(wěn)定地輸出信號(hào)，并不會(huì)受到織物變形的影響。進(jìn)而，研究人員將電子紡織品集成到消防防護(hù)服中，以監(jiān)測(cè)服裝的表面溫度。研究表明，在極端火災(zāi)環(huán)境下，當(dāng)防護(hù)服出現(xiàn)故障時(shí)，電子織物可以發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

為進(jìn)一步證明該電子織物火災(zāi)報(bào)警性能的可重復(fù)性，研究人員將電子織物以20秒和40秒的周期，反復(fù)暴露并遠(yuǎn)離火焰，同時(shí)記錄電流變化。結(jié)果表明，當(dāng)織物暴露在火焰下，其輸出的電流非常穩(wěn)定，標(biāo)準(zhǔn)偏差為5%，這說明電子織物具備良好的穩(wěn)定性以及可重復(fù)的火災(zāi)報(bào)警能力。此外，研究人員還觀察到電子織物受熱前和受熱后的電阻比值會(huì)隨外部溫度的升高而降低，響應(yīng)時(shí)間也會(huì)隨溫度升高而顯著縮短。例如，在150℃時(shí)，織物的響應(yīng)時(shí)間為32秒；溫度升至300℃時(shí)，響應(yīng)時(shí)間降為11秒；而在400℃時(shí)，響應(yīng)時(shí)間只需3秒。

基于電子紡織品的柔韌性和高傳感性能，研究人員以該電子織物為正極摩擦材料、以聚四氟乙烯整理的棉織物為負(fù)極摩擦材料，構(gòu)建了摩擦發(fā)電機(jī)，其可以附著在人體不同部位，從而實(shí)現(xiàn)將生物力學(xué)能量轉(zhuǎn)化為電能。同時(shí)，以該電子織物為動(dòng)力，設(shè)計(jì)出一個(gè)自救定位系統(tǒng)，結(jié)合消防服的綜合消防救援定位系統(tǒng)，可通過按鍵發(fā)送緊急求救信號(hào)。