一组研究人员最近在《华尔街日报》发表了一篇论文先进的科学亚博老虎机网登录回顾了利用弹性织物/纤维生物电子学和衣物。
研究:弹性纤维/织物的衣物和生物电子学。图片来源:魔法图片/ Shutterstock.com
背景
生物电子学和这套取决于透气接口设备与智能功能,生物相容性,和bio-affinity对象之间的相互作用,生物,和他们周围的环境。
弹性织物/纤维具有机械自适应性不同复杂的基质和变形被认为是合适的支架,调料,基质,航空公司和填料bio-interfaces的制造工厂,人体器官,皮肤,实现几个功能。
这些函数包括干预治疗、疾病诊断、健康监测,增强虚拟世界,感知、感知和能量交换。在这项研究中,作者回顾了使用弹性织物/纤维生物电子学和衣物。他们也确定了优势和挑战不同的弹性纤维/织物和纱线制造方法。
优势和挑战不同的弹性纤维、织物和纱线的制造方法
纤维
纤维具有复杂几何图形,如一个岛屿,核壳,co-spinning,可以使用湿纺方法制作的。单步制造和使用不同的原料是这个方法的其他优点。亚博网站下载然而,过程不连续,缓慢的处理,伪劣一致性是湿纺法的主要缺点。
多样性的预制、准确的集成和组件的主要优点是可调谐性热绘图方法。然而,设备的高成本和限制输入的使用材料是使用这种方法app亚博体育的重大挑战。亚博网站下载
低成本、操作简单、多样性和集成的主要好处是最后的方法。纤维准备使用这种方法具有不同的功能和使用电池和传感器。影响纤维性能、劣质的耐久性和可怜的结构均匀性的主要缺点是完成的方法。
纱
纱线和结构多样性和弹性可以批量生产使用扭曲的方法。然而,性能较差,限制在设备制造是该方法的重大挑战。
完成方法用于制造纱线具有多样化的功能在一个简单和廉价的方式。一个广泛范围的输入材料可用于这种方法。亚博网站下载不利影响纱线捻效果,劣质的耐久性,以及缺乏纱线耐磨的优点是这种方法的主要缺点。
面料纺织
高性能纤维纺织品具有良好的机械强度和定制的设备模式可以使用编织方法制作的。然而,实现精确的接触连接各种设备的制造,结构弹性低,和局限性提供原材料的电气和机械稳定性的最终产品是这种方法的主要缺点。亚博网站下载
固有的弹性结构,机械强度高,易合并e-yarn,和可伸缩性的主要优势是用针织面料纺织制造方法。然而,针织编织方法有相似的缺点。
大规模生产,面料的多样性和整合不同的组件使用的关键好处非织造织物纺织制造的方法。然而,复杂的织物纺织品的制造工艺和机械性能是该方法的重大挑战。
高吞吐量、精确的模式和多功能性的主要优势是在制造过程中印刷方法。然而,限制新材料的使用,昂贵的设备,和复杂的工艺参数是这种方法的主要缺点。app亚博体育亚博网站下载
一个广泛范围的原料可以用来制造织物纺织品大规模功能使亚博网站下载用完成的方法。然而,制造精度低,恶化纺织耐磨性、伪劣耐久性和可洗性是这种方法的主要缺点。
弹性纤维/织物的衣物和生物电子学
使用湿纺纤维制作的方法通常是用于电池、摩擦电王中林教授(邓)和传感器和药物输送和若。纤维制备热绘图方法可用于制造纤维电池、传感器、邓,热电王中林教授(羊毛)。
纱的使用扭曲和整理方法用于腾、压电王中林教授(彭),超级电容器(SCs),羊毛,邓和传感器,热管理。面料纺织准备使用编织/针织/无纺布/印刷/完成方法用于传感器、羊毛,电池,彭,腾,SCs和个人保护和热管理。
基于结构彭三维(3 d)印刷使用聚(亚乙烯基fluoride-trifluoro乙烯)(P (VDF-TrFE))和钛酸钡μW最高功率密度1.4厘米−2和300%的拉伸性。
同样,基于结构腾捏造使用电纺/电子喷雾/丝网印刷法和聚(亚乙烯基fluoride-co-hexafluoropropylene) (PVDF-HFP),聚(苯乙烯-b-(乙烯-有限公司丁烯)-b苯乙烯)(实用)、液态金属、银片为原料显示最高功率密度为219.66兆瓦亚博网站下载−2并能承受490%的菌株。
Yarn-based羊毛制造使用的涂层方法和聚(材料间是的运动聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT: PSS)和莱卡应变为原料可以承受近1000%。亚博网站下载
基于SIS Styrene-isoprene-polyaniline (SIS-PANI)弹性传感膜纳米纤维可以检测复杂运动行为,如扭转和弯曲,1°之间-180°角和3-18 rpm变形速度。此外,300 - 10000 nm厚的应变传感器可以精确地确定各种机械刺激不断。
超薄透气电子皮肤(电子皮肤)non-inflammation和高拉伸性是由沉积一层黄金在一个电纺的聚乙烯醇(PVA) nanofilm,这是最终溶解皮肤原位。
演示的设备高粘附皮肤和特殊电阻稳定在10000年之后的手指弯曲周期40%伸长,表明优秀的电气和机械可靠性的弹性皮肤上的导体。
纳米多孔银膜涂布在polydopamine (PDA)改性纳米聚乙烯(nanoPE)制造纺织与可调热传递特性。演示的纳米银/ PE低红外辐射发射率为10.1%。
MXene / PDA /镍(II) ion-coated氨纶纱使用浸涂方法制备抗菌纺织品。yarn-based应变传感器有效消毒细菌在近红外辐射。
同样,PVA -有限公司pe电纺的nanomembranes被修改采用浸涂法制造可充电抗病毒和抗菌nanofibrous膜。
输出电能的王中林教授组成的铜/聚四氟乙烯(PTFE)层的电负性材料和铜层的阳性材料两边聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜皮肤伤口的加速关闭鼠标相比,三天之内正常愈合过程所需的12天。
Chitosan-reduced氧化石墨烯传感电影制作使用喷雾方法被用来开发一个自供电的可穿戴丙酮传感器实时糖尿病诊断和呼吸监测。这部电影展示了一种传感响应10 ppm丙酮浓度27.89%,相比是明显高于纯壳聚糖膜所示的响应。
海藻酸功能化棉花纤维合成涂层/聚(乙二醇)丙烯酸水凝胶(PEGDA),制成碳墨水,药物热敏性聚(丙烯酰胺N-isopropyl) (NIPAM)粒子可控的皮肤伤口愈合显示其有效性的药物释放。yabo214
同样,一个超顺磁的石墨烯氧化物(SPGO)纳米纤维薄膜植入式抗癌设备准备乳腺癌治疗有效地使伤口重建、无损检测和药物释放。
结论
已经取得了显著的进展在提高灵敏度,拉伸性,电气输出,功率密度,bio-friendliness电子纺织品应用生物电子学和衣物。例如,超弹性纤维/织物传感器开发实时监控复杂的运动,而纤维/基于结构腾能源存储、开发利用和转换,以确保长期操作。
然而,现有的开发方法和产品不满足实际应用的需求的多样化的环境适应性、信号保真度和灵敏度,高电输出,和工业规模的生产。因此,需要更多的研究来消除技术和材料的限制来实现有效集成的设备组件和接口组件之间的自适应性和衬底和高保真设备连续设备操作,灵敏度和稳定性。
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源
张,Y。周,J。张,D。等。(2022)弹性纤维/织物的衣物和生物电子学。先进的科学亚博老虎机网登录。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202203808
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