柔性碳纳米管复合涂层可使未来服装更加智能

Sagar Doshi和Erik Thostenson测试了一个配有他们的新型传感器的肘套

特拉华大学的一个工程师团队正在开发下一代智能纺织品，他们在各种纤维（包括棉、尼龙和羊毛）上制造柔性碳纳米管复合涂层。该研究在ACS传感器杂志中得到了报道。

碳纳米管赋予织物涂层超灵敏的感应能力。涂有这种传感技术的织物可用于未来的“智能服装”，其中传感器可以嵌入鞋底或缝合到衣服中以检测人体运动。当挤压材料时，可以容易测量到织物中的电流变化。

“作为传感器，它非常敏感，”机械工程和材料科学与工程系副教授Erik Thostenson说， “这很像一种增加电感功能的染料，在我的实验室开发的EPD工艺创造了这种非常均匀的纳米复合涂层，它与纤维表面牢固粘合。该工艺在工业上可扩展，适用于未来的应用。”

现在，研究人员可以将这些传感器添加到织物中，其方式优于目前制造智能纺织品的方法。Thostenson表示：现有的技术，如针织纤维和金属丝一起镀金属纤维，会降低织物的舒适性和耐久性。Thostenson集团开发的纳米复合涂层具有柔韧性和触感舒适性，并已经过一系列天然和合成纤维的测试，包括Kevlar，羊毛，尼龙，氨纶和聚酯纤维。涂层厚度仅为250纳米至750纳米，厚度约为纸张厚度的0.25％至0.75％ ，且仅为鞋子或服装增加约1克的重量。此外，用于制造传感器涂层的材料价格低廉且相对环保，它们可以在室温下用水作为溶剂进行处理。

探索未来应用

传感器涂层织物的一个潜在应用是测量人们行走时的脚部力量。这些数据可以帮助临床医生评估受伤后的失衡或帮助预防运动员受伤。具体而言，Thostenson的研究小组正在与机械工程教授Jill Higginson和UD神经肌肉生物力学实验室主任以及她的团队合作，作为由Delaware INBRE资助的试点项目的一部分，他们的目标是了解这些传感器在嵌入鞋子时如何与生物力学实验室技术（如仪表化跑步机和动作捕捉）进行比较。

“在实验室测试期间，人们知道他们正在被监视，但在实验室外，行为可能会有所不同。我们的一个想法是，我们可以在实验室环境之外使用这些新颖的纺织品，例如走在街上，待在家里，或者无论在哪里。”Thostenson说。

UD的机械工程博士生Sagar Doshi致力于优化传感器灵敏度以及测试其机械性能，并将它们整合到凉鞋和鞋子中。“由于低成本传感器薄而灵活，因此可以创建定制鞋类和其他带有集成电子设备的服装，以便在日常生活中存储数据，”Doshi说，“这些数据可以在以后由研究人员或治疗师进行分析，以评估其表现并最终降低医疗成本。”该技术对于运动医学应用，手术后恢复以及用于评估儿科人群中的运动障碍也是有希望的。

Thostenson的研究小组还将纳米管传感器用于其他应用，例如结构健康监测。

来源：科钛网

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