北京服装学院考研(北京服装学院考研专业目录)

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成果简介

能够在极端高温的恶劣条件下工作的智能纺织品在航空航天、消防、石油工业等方面具有潜在的应用前景。目前的耐高温电子产品通常以硅、碳化硅和陶瓷为基础，这些材料通常是刚性的并且准备过程复杂。制造能够承受高温的智能纺织品仍然具有挑战性。本文，北京服装学院Minxuan Kuang等研究人员在《ACS Appl. Electron. Mater》期刊发表名为“Printing of Carbon Nanotube-Based Temperature and Bending Sensors for High-Temperature-Resistant Intelligent Textiles”的论文，研究在石英织物上印刷基于多壁碳纳米管 (MWCNT) 的温度和弯曲传感器，以制备耐高温的智能纺织品。在现场测量印刷的多壁碳纳米管的高温电导率从30到900°C。据报道，温度传感器在30至300°C的温度范围内具有-1.18 × 10 –3 /°C的负电阻温度系数 (TCR) 。此外，通过在石英织物上印刷超薄MWCNT网络，展示了耐高温弯曲传感器。在600°C煅烧后，传感器保留了良好的灵敏度和出色的稳定性。这项工作为制造耐高温智能纺织品提供了一种简单、简便、廉价的方法。

图文导读

图1. (a) 在石英织物上制备MWCNT图案的过程示意图。蓝色方块中的方案说明了多壁碳纳米管在单根石英纤维上的沉积过程。(b) 印刷的MWCNT图案的光学图像。

图2. (a) 石英织物上不同层的印刷 MWCNT 迹线的光学和SEM图像。(b) 打印的一层和八层迹线的放大SEM图像。当印刷一层时，多壁碳纳米管在石英纤维上形成松散的网络，但在印刷八层时形成紧密致密的网络。(c) MWCNT 迹线对印刷层的电阻依赖性。

图3. (a) 石英织物上一层和八层试样弯曲后打印的 MWCNT 迹线的光学图像。八层试样的连续多壁碳纳米管薄膜在弯曲后破裂成小块。(b) 打印的 MWCNT迹线的SEM图像：(i) 弯曲前和 (ii) 弯曲后的单层试样；(iii) 弯曲前和 (iv) 弯曲后的八层试样品。(c) 一层和八层试样品在弯曲前后的阻力。单层试件弯曲释放后恢复到原来的值，而八层试件的阻力显著增加。(d) 一层和八层印刷的 MWCNT 迹线的放大 SEM 图像。

图4. (a) TGA分析和 (b) 干燥MWCNTs粉末的DTG曲线。（c）在80 °C下干燥的 MWCNT 粉末（p-MWCNTs）和在空气气氛中在 350 °C下煅烧的 MWCNT 粉末（c-MWCNTs）的FTIR 光谱。(d) FTIR 光谱从600到2000 cm –1的放大轮廓

图5. (a) MWCNT 迹线在不同温度下的电流与电压 ( I-V ) 曲线。(b) 未经处理的 MWCNT 迹线的温度依赖性电导率。(c) MWCNT 温度传感器在空气中 350 °C 煅烧后加热和冷却循环期间电阻对温度的线性依赖性。(d) 印刷温度传感器的重复性。

图6. (a) 传感器在不同弯曲角度下的电流与电压 ( I-V ) 曲线。插图显示了弯曲角度的定义。(b) 传感器对增加弯曲角度的弯曲响应性能；传感器在不同弯曲角度的响应值（ΔR/R0）。(c) 不同弯曲频率下的循环弯曲响应曲线：f=0.3s–1（上）、f=0.1s–1（中）和f=0.025s–1（降低）。(d) 一个响应恢复周期的放大概况。(e) 耐高温织物传感器的循环弯曲测试3000次。插图在50-100秒和9750-9800秒时显示出稳定的可逆响应。(f) 传感器在10%RH和60% RH下的响应曲线。

文献：

https://doi.org/10.1021/acsaelm.2c00133

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