與其它2D材料相比,MXene具有高導電性和優異的水分散性,可直接用于制備水性導電介質,實現柔性可穿戴紡織品的可擴展制造。為了滿足不同場景下印刷介質流變性的要求,通常需要制備高濃度的MXene配制油墨,但高濃度MXene的濃縮不僅過程復雜,還易引發納米片重新堆積等問題,阻礙了其在多功能紡織品加工中的應用。采用非導電添加劑(增稠劑和粘合劑等)與MXene分散液混合,是實現導電油墨流變特性有效調控的常用策略。然而,油墨中引入非導電介質會堵塞基底表面的部分導電通路,對導電紡織品的應用性能產生不利影響。因此,需要選用合適的方式來調節MXene基油墨的流變行為,實現在不影響油墨高導電性的前提下,滿足導電紡織品的涂層整理或印刷加工要求,這對構建MXene基個人防護可穿戴紡織品具有積極意義。
為了解決這一問題,江南大學王平教授團隊聯合新加坡國立大學Chaobin He教授團隊,借助于導電聚合物PEDOT:PSS配制MXene基凝膠油墨,在提升電活性介質利用率的同時,實現高導電涂層紡織品可擴展、大面積的制造。通過改變PEDOT:PSS摻雜量可靈活調控油墨粘度值在1-104 Pa·s之間;印刷導電涂層輪廓清晰,電活性介質利用率近100%,電導率高達109.6 S/m。印刷紡織品展現出優異的多功能防護性能,在實際工業應用中表現出極大的潛力。該研究以“Polymer-Regulating MXene@Dopamine Electroactive Gel-Inks for Textile-Based Multi-Protective Wearables”為題發表在最新一期《Advanced Functional Materials》上。博士研究生閆彪彪為論文第一作者,江南大學王平教授和新加坡國立大學Chaobin He教授為共同通訊作者。
【凝膠油墨成型機制】
圖2. 凝膠油墨的配制與表征
【凝膠油墨流變性及網印紡織品】
圖4. 凝膠油墨印刷紡織品的導電性及可穿性
【凝膠油墨網印紡織品多功能防護性能】
圖7. 個人熱管理性能
論文全文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adfm.202401097
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