上海科技大學物質學院凌盛杰課題組與合作者利用蠶絲開發出可規模化生產的多功能電子織物

發布時間:2019-10-19

近日,上海科技大學物質學院凌盛杰課題組與塔夫茨大學(Tufts University)大學的David L. Kaplan教授及MIT的Markus J. Buehler教授合作,基于天然蠶絲開發出可規模化生產的多功能導電纖維。這類纖維具有優異的力學性能和良好的導電性,可以通過工業化紡織設備直接加工成具有環境響應性、力學響應性的多功能電子織物。該成果論文“Design and Fabrication of Silk Templated Electronic Yarns and Applications in Multifunctional Textiles”于10月9日在Cell旗下材料領域子刊Matter在線發布,并被Chemical&Engineering News同步報道。凌盛杰課題組設計了一種碳納米管混合漿料,利用簡單的浸泡-紡紗技術即可制備高性能導電蠶絲。相比其他基于蠶絲的功能化纖維的制備方法,如濕法、干法紡絲、碳化蠶絲等,這個新的策略幾乎完全保持了天然蠶絲本身的結構及力學性能,并且可以穩定負載較大含量的導電納米材料。

該方案通過利用六氟異丙醇溶劑實現對蠶絲表面溫和可控地溶解至發粘狀態而不破壞蠶絲纖維的主體結構,同時在其表面均勻負載碳納米管,形成牢固的碳納米管-蠶絲粘附。“這是決定該工作成敗的關鍵。”匹茲堡大學的機械工程師Mostafa Bedewy在接受《Chemical & EngineeringNews》采訪時表示。獲得導電碳納米管涂層的蠶絲纖維脫除溶劑后,便可通過工業紡紗手段直接制成連續的導電蠶絲紗線。

本論文的第一作者為上海科技大學物質學院2019級博士生葉超以及凌盛杰課題組助理研究員任婧,通訊作者為上科大凌盛杰教授、塔夫茨大學(Tufts University)大學David L. Kaplan教授及MIT的Markus J.Buehler教授。上海科技大學為第一完成單位。此項研究在開展過程中,得到了中國科學院過程工程研究所王艷磊博士和MIT的靳凱博士在理論計算方面提供的協助,及中國科學院海西研究院泉州裝備制造研究所的韓軍研究員在材料表征方面提供的幫助。此外,上科大物質學院分析測試平臺和電鏡中心在材料表征方面也提供了大力支持。該研究得到了國家自然科學基金、上海浦江人才計劃、上海揚帆計劃及上科大啟動資金等的支持。

數據來源:http://www.shanghaitech.edu.cn/2019/1019/c1006a45744/page.htm

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