久久久久久久久毛片精品,色五五月五月开,小黄文让人下面到流水

東華大學熊佳慶/周欣然 Adv. Funct. Mater.：自愈-重構型光電雙模傳感纖維

2025-02-10 來源：高分子科技

在可穿戴電子和智能人機交互中，基于電/光機制的雙模傳感纖維（electro-optical fiber）展示出廣闊潛力。當前光電雙模傳感纖維普遍面臨制備工藝復雜和環境適應性不足的挑戰，限制其進一步發展。自愈合性和可回收性有助于保障纖維的力學、電學和光學穩定性，可構建靈活多變的愈合-重構結構，提升其環境適應性，并降低材料和能源浪費。因此，以簡便可擴展的工藝開發兼具自愈合性和可回收性的光電傳感纖維有重要意義。

近日，東華大學熊佳慶/周欣然團隊合成了動態自愈型聚氨酯（DHPU），以導電離子液體（IL）和發光硫化鋅基顆粒分別作為內、外功能填料，通過一步法同軸濕法紡絲技術，制備了一種可拉伸、自愈合、可回收的光電雙模傳感纖維（HEOF）（圖1）。該纖維集成了雙信號電學傳感（壓阻/摩擦電）和雙色發光功能，受損后可在少量乙醇輔助下室溫自愈，實現力學、電學和光學性能的高效修復（修復效率分別達94%、92%、99%），也可溶于乙醇實現快速回收（30 min）。作者展示了HEOF在昆蟲光電監測、光電織物和智能警戒線等場景的多重應用潛力，揭示了自愈-重構特征纖維在適應形狀/尺寸多樣化基材方面的獨特優勢，并提出一種纖維自愈-重構光電混合加密策略，結合混合加密算法實現了靈活安全的信息傳輸。

相關研究成果以“Recyclable and Healable Electro-Optical Fiber for Sensing and Information Transmission”為題發表在《Advanced Functional Materials》上。論文第一作者為東華大學碩士生李偉康，通訊作者為東華大學熊佳慶研究員和周欣然副研究員。該研究得到國家自然科學基金等項目資助。

圖1. HEOF的設計及多場景應用

圖2. DHPU的合成與性能

DHPU彈性體的模塊化設計是平衡熱塑性、彈性和自愈性的基礎，確保自愈合HEOF的構建。異氰酸酯模塊中的異佛爾酮環破壞了聚氨酯的結晶，使得DHPU具備無定形結構，顯示出高光學透明度（91%）（圖2）。脲基形成的動態氫鍵和可逆肟-氨基甲酸酯鍵，賦予了DHPU良好的自愈性；同時，脲氫鍵還使DHPU兼顧了一定的回彈性和熱穩定性。

圖3. HEOF的力-電-光學性能及愈合性

通過一步法同軸濕紡成形的HEOF具有穩定的纖維結構和優異的力學、電學和光學穩定性（圖3）。得益于DHPU與IL和發光顆粒間形成的氫鍵，HEOF中的功能填料分散均勻，同時有效防止了離子液體的泄漏。HEOF的光學性能（發光亮度）不受拉伸形變影響，確保光學傳感和電學傳感相對獨立。此外，HEOF纖維不僅保持了DHPU的自愈性和可回收性，還具備耐水性和長效穩定性，很好地平衡了光電纖維的功能性、易生產性、環境適應性和耐久性。

圖4. HEOF的多場景應用展示

電學-光學雙重功能配合纖維的靈活變形性和自愈-重構能力，使得HEOF具備多場景應用的可能（圖4）。作者展示了HEOF對關節彎曲角度的實時監測，以及與編織手環或織物的無縫集成，用以提升穿戴產品的美觀性和夜間安全性。作者也展示了HEOF在生物互動性監測上的應用，通過設計紅綠雙色的光電智能蜘蛛網，吸引特定趨光性的昆蟲（如瓢蟲和蚜蟲），結合摩擦電信號檢測昆蟲接觸，為非侵入式種群密度監測提供了新的可能。此外，利用藤蔓狀HEOF可適應性包裹貴重或易碎物品，通過摩擦電傳感與壓阻式傳感機制可分別感知觸碰或破損并觸發警報，同時在夜間為巡視人員提供直觀的視覺反饋。這些應用凸顯了HEOF的自愈-重構優越性，可顯著提升其在復雜環境中的適用性。

圖5. HEOF實現光電混合加密信息傳輸

作者進一步展示了HEOF通過光-電雙模態信號實現高安全信息加密。HEOF發出的紅光與綠光分別編碼為“1”和“0”，電學輸出信號則通過單/雙峰區分數據位。作者結合橢圓曲線加密（ECC）與高級加密標準（AES）算法，通過光信號進行密鑰的離線存儲，并利用動態自愈功能實現密鑰的靈活重置（圖5）。在演示案例中，通信雙方通過電信號傳輸密文，同時利用光學存儲密鑰以抵御竊聽，實現了高效安全的混合加密通信。這一策略為智能纖維信息傳輸提供了兼具保密性與便捷性的新方案。

綜上所述，該研究通過合成一種動態愈合聚氨酯（DHPU），并將其與離子液體和發光材料耦合，證實了一種可愈合光電雙模傳感纖維的一步連續制造，實現了纖維拉伸性、導電性、自愈合性和可回收性。利用DHPU的超分子相互作用及其與功能填料的出色兼容性，實現了HEOF的可靠機械、電氣和光學特性，且在愈合后保持穩定。該纖維在乙醇中快速溶解回收，為智能纖維的可持續發展提供了新方案。基于HEOF的雙色發光和雙模電學傳感能力，作者展示了纖維在昆蟲監測、發光穿戴設備、智能警戒線和光電混合加密信息傳輸等領域的應用潛力。這種自愈-重構纖維材料的合成和成型工藝，以及基于這類材料的自愈-可編程器件有望為智能纖維材料的開發和應用提供新思路。

原文鏈接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202423596

課題組主頁：https://www.x-mol.com/groups/xiong_jiaqing

版權與免責聲明：中國聚合物網原創文章。刊物或媒體如需轉載，請聯系郵箱：info@polymer.cn，并請注明出處。

（責任編輯：xu）

【大中小】【打印】【關閉】

誠邀關注高分子科技

更多>>最新資訊

更多>>科教新聞

私密直播全婐app免费大渔直播,国产av成人无码免费视频,男女同房做爰全过程高潮,国产精品自产拍在线观看

誠邀關注高分子科技