王中林院士团队《Adv. Mater.》：用于火灾逃生和救援的可机械化生产的3D蜂巢组织阻燃摩擦纳米发电织物

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火灾事故可导致人员伤亡，并威胁公共财产安全。许多火灾案例表明，提高人们的火场逃离能力和材料的阻燃性能有利于减少人员伤亡。发生火灾时，大多数救援电子设备由于电源中断而无法使用。因此，迫切需要具有阻燃功能的自供电式电子设备。在火灾发生的情况下，具有机械能收集和自供电感应功能的摩擦电纳米发电机可有效解决上述问题。另外，考虑到室内环境的装饰及其他功能需求，具有阻燃功能的纺织品将是应用与室内火场逃生指示、引导的理想材料。

中科院北京纳米能源与系统研究所王中林院士课题组与厦门大学郭文熹副教授、东华大学汪军教授等合作，发表了可机械化生产的3D蜂巢组织阻燃摩擦纳米发电织物的工作。利用连续空芯锭花式捻线机技术，提出了一种基于阻燃包缠纱的3D蜂巢组织摩擦纳米发电的机织物。该包缠纱加工技术与纺织机械生产工艺兼容性好，参数可控，可产业化生产。基于此包缠纱产生的自供电织物可作为智能地毯，用作自供电的逃生和救援系统。该系统可以精确地定位幸存者所在位置并指出逃生路线，以便及时协助幸存者搜寻和营救。同时，该自供电织物可作为室内装饰，蜂巢组织结构的独特设计赋予该织物出色的降噪能力。此外，结合其良好的机洗性，透气性，阻燃性，耐用性和可重复性。其在消防救援和可穿戴传感器以及智能家居装饰中可能具有巨大的应用前景。

该成果以“A Machine-Fabricated 3D Honeycomb-Structured Flame-Retardant Triboelectric Fabric for Fire Escape and Rescue”为题发表在Advanced Materials 上。文章的共同第一作者为东华大学博士生马丽芸和吴荣辉博士。王中林院士、汪军教授及郭文熹副教授为本文的共同通讯作者。

图1. 3D蜂巢组织阻燃摩擦纳米发电织物及智能地毯的示意图。a）3D蜂巢组织阻燃摩擦纳米发电织物的织造过程示意图。b）基于该织物的智能地毯示意图，该地毯具有阻燃性，精确的救援位置监控，实时路线引导和降噪四个功能。c）织物的实物照片。

图2. 全纤维阻燃单电极摩擦纳米发电纱线的制造过程。a）空芯锭花式捻线机的示意图。b）控制装置的实物图。c，d）包缠区域的装置和示意图。e）黑板法表征纱线质量。f）定量测试方法表征纱线的细度和均匀性。

本文成功织造了具有阻燃，降噪，自供电逃生救援系统功能的全纤维的3D蜂巢组织摩擦纳米发电的机织物。具有阻燃功能的包缠纱与纺织加工技术具有良好的兼容性，可大规模生产。同时，基于该纱线的智能地毯可作为自供电的逃生和救援系统精确定位幸存者的位置，以便及时协助受害者搜寻和营救。此外，该织物具有良好的耐久性、阻燃性、透气性、可机洗性和可重复性。这种可规模化制造的技术和织物结构设计为室内装饰及极端火灾条件下的紧急信号传输提供了有效的商业化制备路线。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202003897

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