利用蝦殼開發(fā)的自供電傳感纖維用于智能家居領域

紡織品和摩擦納米發(fā)電機（TENGs）結(jié)合，具有能量收集和自供電傳感的功能，為可穿戴設備提供了一種有效的供電策略。近期，中國科學院北京納米能源研究所王中林院士和董凱副研究員從廢蝦殼中提取甲殼素，經(jīng)脫乙酰得到殼聚糖，再將殼聚糖進一步制備成納米纖維，并通過靜電紡絲包芯紗技術(shù)將殼聚糖納米纖維緊緊包裹在鍍銀錦綸紗上，制備出殼聚糖基自供電傳感纖維。

殼聚糖的紡絲溶劑為三氟乙酸和二氯甲烷的混合物，稱取一定量的殼聚糖，放入混合良好的溶劑中配制成2wt%的殼聚糖溶液，再將殼聚糖紡絲液注入注射器，放入靜電紡絲裝置的推進泵中，以制備殼聚糖基自供電傳感纖維。

靜電紡絲裝置由漏斗收集器和兩個對稱靜電紡絲系統(tǒng)組成。在紡紗過程中，導電纖維首先通過漏斗，然后由放置在漏斗對面的繞線裝置纏繞。通過設備旋轉(zhuǎn)殼聚糖紡絲液，使殼聚糖納米纖維沉積在紡絲漏斗上，形成覆蓋漏斗末端的納米纖維網(wǎng)絡。在導電芯線連續(xù)纏繞過程中，納米纖維網(wǎng)被拉扭成納米纖維束，并完全覆蓋在導電芯線上，呈緊密包裹的核殼結(jié)構(gòu)。

殼聚糖基自供電傳感纖維具有超輕、高強度等特點。其長度為20cm，重量僅為0.023g，且可以承受200g 的重量而不斷裂。此外，由連續(xù)靜電紡絲技術(shù)制得的殼聚糖納米纖維殼材料牢固地附著在導電紗周圍，有利于生產(chǎn)非常柔軟、穩(wěn)定的殼聚糖基自供電傳感纖維。即使打結(jié)再解開后，該纖維仍然具有完整、包裹緊密的結(jié)構(gòu)。此外，殼聚糖基自供電傳感纖維的力學性能與纖維中芯導電紗的力學性能相似，可以通過調(diào)整或更換導電紗來控制纖維，以滿足不同場景下的性能要求。

基于殼聚糖的自供電傳感纖維可以集成到服裝中用作自供電傳感器，研究人員將該裝置作為智能開關(guān)傳感器控制家用電器（如臺燈、監(jiān)視器、風扇和加濕器等）的啟動和關(guān)閉，顯示出其在智能家居領域的應用前景。

（摘編自易絲幫）