可穿戴摩擦纳米发电纺织品:材料、制造与应用

摘要:目前智能可穿戴设备大多为智能手表、手环等,具有刚性大、舒适性差和需要频繁充电的问题,难以满足人体工效学和服装舒适性的要求,无法长久穿戴实现全天候的监测。基于纺织品的摩擦纳米发电机(textile triboelectricnanogenerator, T-TENG)可集成到鞋服中作为柔性电源和自供电传感器使用,是一种理想的人体主动健康监测和执行的可穿戴器件。然而,目前报道的柔性可穿戴织物基器件大多需要经过封装处理后再集成到服装上,造成服装透气性下降。此外,目前的研究大多数处于实验室阶段,没有充分考虑T-TENG 在实际使用过程中耐久性、灵敏性和稳定性等性能。本文综述了T-TENG 的基本工作模式、材料选择、制造方法、集成鞋服的方式及应用场景,重点讨论了纳米纤维膜和纺织复合材料的T-TENG、纤维/纱线基T-TENG 和织物基T-TENG 的制备方法,提出了未来舒适型T-TENG 的研发与在服饰上的集成新策略,包括T-TENG 的规模化制备、T-TENG 与传统服饰的一体化集成、T-TENG 的监测精度与舒适性的兼容以及T-TENG 的耐用性和稳定性。

冷喷涂及电弧喷涂铁涂层工艺及其性能对比

摘要:针对在铝质锅具表面喷涂导磁涂层的2 种工艺(冷喷涂和电弧喷涂)的制备条件及涂层性能进行了较为详细的研究及分析,为铝质锅具表面涂覆高性能导磁涂层的工艺应用提供依据。借助扫描电子显微镜、拉伸试验机、盐雾试验箱、热震试验箱研究了2种工艺所制备涂层的截面形貌与成分、结合强度、耐蚀性能、耐冷热冲击性能及电磁性能变化率。结果表明,所制备涂层都具有良好的电磁加热性能。采用冷喷涂制备的导磁涂层在结合强度、耐蚀性能和耐冷热冲击性能方面都明显优于传统的电弧喷涂所制备的导磁涂层,采用冷喷涂制备的导磁涂层的电磁性能变化率明显小于传统的电弧喷涂制备的导磁涂层。但是采用电弧喷涂的铁涂层在使用过程中的噪音低于采用冷喷涂的铁涂层。

柔性可穿戴泛在湿气供能-传感一体化器件研究

摘要:为解决可持续能源迫切需求,以离子浓度梯度能量采集理论为基础,研制一种新型泛在湿空气能量收集(Moisture energy generation, MEG)器件。器件选择羟基化碳纳米管作为发电功能材料,设计界面、梯度和电极(液态合金-银)三重不对称理化结构,有效增强离子扩散效率和浓度梯度。借助多场耦合仿真计算,解析器件内动态物理过程,量化离子浓度梯度对发电效能的关键影响。融合液态合金机械力涂覆、区域化等离子体表面处理等工艺制备了新型MEG 器件原理样机。由微观形貌、成分分析等表征测试结果可知,发电微结构界面稳定,制备工艺能够有效提高官能团分布梯度。当相对湿度为80%,MEG 器件开路电压为1.1 V,短路电流为260 μA,体积功率密度可至166.7 μW/cm3。采用并/串联模式,即可满足多数可穿戴电子设备的充电需求。器件能够在扭转、拉伸和弯曲等机械力致变形后,仍然能维持稳定的电力输出。可至少稳定供电近3 h,并可按需规模化扩展。此外,以可饮用果汁为待检样本,验证了“供能-传感”集成一体化双能MEG 器件的可行性。所述方法是传统发电与传感器技术的重要补充,在智慧、外骨骼机器人、环境与食品安全监测等方面具有广阔应用前景。

浅谈含银钢铁材料的抗菌抗毒性能检测

【摘要】含银钢铁材料具有抗菌抗毒的特性,可用于制作生活用品如餐具等。介绍了几种含银钢铁的抗菌、抗毒性能以及银溶出的检测标准和方法,包括抗金黄色葡萄球菌活性、抗大肠杆菌活性和抗H1N1 流感病毒活性等。

制冷空调行业铝代铜现状及其发展前景

摘要:介绍了铜和铝的特性、铝管在制冷空调行业应用现状、制冷空调用全铝式换热器的优点、制冷空调行业铝代铜前景及铜、铝的资源及价格,对未来制冷空调行业铝代铜增量进行了预测,并对目前国内制冷空调行业铝代铜行业发展中存在的问题及未来如何实现良性发展提出建议。

国内厨用刀具产业链现状与发展前景分析

【摘要】国内厨用刀具行业正面临着低端产品过剩而高端产品不足的问题。国产高端厨刀在材料、性能、品牌方面与国外高端产品存在一定差距。论述了刀具行业产业链现状,分析了刀具用钢的材料开发、刀具加工制造、产品服役评价3 个方面存在的问题及发展前景。【关键词】厨用刀具,产业链,马氏体不锈钢,加工制造,服役评价

用于织物显示器件的高性能银纳米线/热塑性聚氨酯透明导电纤维

摘要:透明导电纤维是构建织物显示器件的核心组成部分, 目前其主要通过在高分子基体中掺杂导电的离子液体进行制备, 但其导电性较低, 难以有效满足应用需求. 将银纳米线涂覆在空气等离子体处理后的热塑性聚氨酯纤维表面,得到了一种具有高导电性和高透明性的柔性透明导电纤维. 在等离子体处理后, 聚氨酯纤维表面接枝了大量亲水基团,并与银纳米线表面所包覆的聚乙烯吡咯烷酮形成氢键作用, 促进银纳米线膜层牢固地粘附于聚氨酯纤维表面. 该透明导电纤维的电导率可达到10 S•cm-1, 较基于离子液体/聚氨酯的导电纤维提高1000 倍, 其透光率超过75%, 在空气中放置14 d 及弯折10 万次后, 电导率仍能维持初始值的90%以上. 将该透明导电纤维编织构建成织物显示器件, 其发光亮度可达208 cd•m-2, 且具有良好的耐水洗和耐摩擦性能.

柔性抗冲击纺织材料及其结构的研究进展

摘要:针对软体柔性抗冲击纺织品轻质与高防护间的矛盾,综述了抗冲击纤维薄膜新材料、纤维表面改性及结构设计等方面的研究进展。分析了新型纤维薄膜材料包括石墨烯纤维及碳纳米管纤维的理论强度、制备方法及宏观制备存在问题;阐述了剪切增稠剂、纳米无机材料对纤维表面的改性应用的方法及抗冲击效果;阐明了单层织物结构、叠层结构等的结构优势及劣势以及气凝胶复合结构、硬软仿生结构在抗冲击方面的应用前景。研究认为:在满足抗冲击性能的前提下,通过表面改性、织物结构、层间结构、硬软结构等组合设计,可使其抗冲击性与舒适性协同;高纯度石墨烯、碳纳米管纤维和薄膜的宏量化无缺陷制备将是未来抗冲击纺织品超轻量化需要突破的技术瓶颈。

新型机电转化纤维材料与自供能可穿戴技术

摘要:随着柔性可穿戴电子设备的高速发展,众多可穿戴电子产品已成为人们日常生活的一部分。摩擦纳米发电机(Triboelectric nanogenerator,TENG) 为有效解决供电难题提供了新方法。基于TENG 技术,利用织物将身体运动转化为电能与传感信息,机电转化纤维(Mechano-electric conversion fibers,MECFs) 应运而生。MECFs 能够在高效收集身体低频、不规则机械能的同时,确保舒适、透气、安全且耐用,实现了自充电供能和自驱动传感两大功能。MECFs 催生了一个以人体为中心、自我维持的能量和信息供给系统。基于MECFs 的工作原理,起电材料的选择与设计是影响MECFs 性能的关键因素,MECFs 的多维度结构设计进一步提升了其能量转换效率。目前,MECFs 已经在智能生活中广泛应用,特别是自充电供能和自供能传感。尽管取得了显著进步,新型MECFs 的发展仍然面临着诸多挑战。展望未来,在人工智能和物联网的加持下,MECFs 将继续向智能化、个性化的道路迈进。

可穿戴织物基压阻式传感器的设计与应用

摘要:柔性压阻式传感器作为一种新型的压力传感设备,因灵敏度高、易变形、质量轻、保形能力强,受到了广泛关注。然而柔性压阻式传感器多采用聚合物材料作为衬底,存在制造成本高、透气性和舒适度差等缺点,阻碍了其在可穿戴领域的发展。与之相比,纺织材料具有轻质、高弹的优良特性,搭配上灵活的编织方式和独特的多孔结构,使其具备良好的柔性、亲肤性和透气性,纱线之间的交织方式和粗糙的纤维表面组成的多级结构也可以极大地提升传感器的灵敏度,因此织物是新型柔性衬底的理想候选者。本文从纤维/纱线(1D) 压阻式传感器和织物(3D) 压阻式传感器两个角度出发,系统整理了织物基压阻式传感器衬底的设计工艺,讨论了织物基压阻式传感器的制造方法,阐述了织物基压阻式传感器在运动监测、医疗服务及人机交互领域的应用。最后,对本文进行了总结,并谈及了织物基压阻式传感器在未来的优化方向。