智能服装在人体监控和可穿戴领域显示出良好的潜在应用价值。然而,目前大多数可穿戴传感器不能与普通服装无缝集成。它们直接粘附在人体皮肤上或包裹在织物中,导致穿着体验不佳。基于纺织品的柔性传感器因其舒适性而成为智能服装的潜在候选。基于纺织品的理想传感材料应该是衣服的一部分,不需要任何硬部件。因此,将可穿戴传感器与服装集成,甚至从根本上将其做成集成服装是非常必要的。
最近,研究人员在美国科学院院刊上发表了一篇文章,通过微流体纺丝制备了具有自诱导和自冷却性能的多尺度无序多孔弹性聚氨酯(MPPU)纤维。借助于负载在MPPU纤维上的石墨烯纳米片,实现了对服装的实时传感,纤维的多尺度无序多孔结构赋予了织物优异的自冷却性能。该一体化智能运动服可以测量体温,跟踪肢体运动,采集人体微小的生理信号,并具有自冷能力。
纤维制备:如图1所示,采用基于相分离的微流体纺丝法形成MPPU纤维。设计的聚甲基丙烯酸甲酯芯片采用同轴流道,三个入口通道用于纤维制备。芯流道注入聚氨酯(PU)/二甲基亚砜(DMSO)纺丝液,对称鞘流道注入非溶剂(去离子水/DMSO,5:1(v/v))。基于非溶剂诱导相分离原理,纤维凝胶可以在同轴流道中固化。具体来说,当分散的聚氨酯分子链在同轴通道中遇到非溶剂时,去离子水和二甲基亚砜溶剂之间的快速扩散导致聚氨酯链的聚集以及与二甲基亚砜和宏观纤维的相分离。同时,“流体动力聚焦和排列”效应导致聚合物分子沿流动方向排列。制备的MPPU纤维可以连续缠绕在滚筒上收集。MPPU纤维表面光滑,内部多尺度无序多孔结构。