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  近年來，隨著柔性可穿戴式電子產品的快速發展，柔性傳感器和柔性儲能元件引起了廣泛的關注。柔性傳感器和柔性儲能元件作為可穿戴電子設備的重要組成部分，在人體運動檢測、個性化健康監測以及智能人機交互等領域有著巨大的應用前景。其中，柔性傳感器應兼具高靈敏性、寬檢測范圍、高柔性和高穩定性，而柔性儲能元件應具有優異的電化學性能、良好的機械柔性等。迄今為止，制備這些理想的柔性器件仍是一個不小的挑戰。通過對材料進行甄選并采用新的制備技術和設計思路有望獲得綜合性能優異的柔性器件。導電高分子復合纖維基柔性器件因其柔韌性好、質量輕、可折疊彎曲、可編織、成本低以及比表面積大等特點已成為柔性器件研究的重要方向之一。然而，采用傳統紡絲法所制備的導電高分子復合纖維往往具有較低的電導率，難以同時用于傳感器領域和儲能領域。如何通過簡單的、低成本的、可連續的方法制備兼具傳感和儲能功能的纖維基柔性器件，仍是亟需解決的問題。

  近日，東華大學材料學院及纖維材料改性國家重點實驗室朱美芳教授課題組楊升元副教授（通訊作者）聯合新加坡國立大學（NUS）、德國萊布尼茲高分子研究所（IPF）在Journal of Materials Chemistry A（最新影響因子9.93）上發表最新研究成果“A Bottom-Up Approach to Design Wearable and Stretchable Smart Fibers with Organic Vapor Sensing Behaviors and Energy Storage Properties”，并獲選為當期封底，第一作者為東華大學國際文化交流學院碩士留學生Ifra Marriam（來自巴基斯坦）和材料學院王興平博士（現工作于霍尼韋爾上海公司）。

  在該文中，作者從復合材料的可紡性、力學性能和功能性等角度考慮，采用聚（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯）（poly(styrene-butadiene-styrene)，SBS）作為柔性高聚物基材，以多層石墨烯（Few layer graphene，FLG）作為導電組分，通過濕法紡絲制備了一系列柔性SBS導電復合纖維，系統地研究了柔性SBS導電復合纖維結構與傳感性能的內在關系，實現了復合纖維高柔性和高性能的有機統一。此外，在柔性SBS導電復合纖維的基礎上，課題組通過靜電紡絲自組裝法，將電活性炭黑（Electroactive Carbon Black, CB）涂覆到SBS導電復合纖維的表面，從而制得了一系列自支撐的柔性一維紗線電極（Nanofibers Coated Yarns, NCY），并組裝成了全固態超級電容器，系統地研究了其電化學性能，實現了其在可穿戴儲能元件中的應用。

圖1 “自下而上”的濕紡-電紡聯用制備流程示意圖

圖2 柔性SBS-G復合纖維對于不同溶劑蒸汽的傳感性能表征

圖3 柔性SBS-7G, SBS-7G@CB和SBS-7G NCY電極的電化學性能表征

  總而言之，研究者結合之前濕紡復合纖維傳感器（Composites Part A, 2018, 105, 291–299；Sensors and Actuators B, 2018, 256, 896–904）及電紡涂覆納米纖維紗線工藝（ACS Appl. Energy Mater., 2018, 1, 377-386 (Front Cover)；J. Power Sources, 2018, 396, 683-690）通過自下而上的濕紡-電紡聯用，成功設計了一種宏（濕紡宏觀纖維）微（電紡納米纖維）結合兼具傳感和儲能功能的智能纖維，有望在可穿戴器件上得到進一步應用。

Shengyuan Yang, Meifang Zhu et al., J. Mater. Chem. A, 2018, 6, 13633. （當期封底）

  該項工作得到了上海市晨光計劃、上海市科技創新行動計劃、國家自然科學基金、科技部重點專項和教育部創新團隊的資助。

  論文鏈接:http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2018/ta/c8ta03262a#!divAbstract