基于全氟烷氧基烷烃(PFA)的压电纤维和智能织物
编号:53
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更新:2025-08-11 15:38:10 浏览:8次
口头报告
摘要
面向人工智能物联网时代的下一代柔性可穿戴系统,亟需一种既可通过传统纺织工艺无缝集成,又能在日常洗涤、弯折、拉伸中保持柔软、透气、可水洗的先进功能纤维。本研究以全氟烷氧基烷烃(PFA)压电驻极体为核心,提出适合工业连续化生产的莲藕状微孔同轴结构压电纤维。该纤维由芯电极、PFA压电驻极体层、接地/屏蔽层及耐候护套四层同轴嵌套而成,直径仅0.3–0.4 mm,可像普通纱线一样在工业织机上高速编织成袜子、护膝、紧身衣等任意形态的智能织物。在建立力-电耦合理论模型的基础上,通过多物理场仿真对芯径、PFA层厚度、支撑梁曲率及空间电荷分布进行了多目标优化,所得350 m示范卷装纤维在0.1 MPa静水压下灵敏度达3.5 pC N-1,径向谐振频率15 kHz,且在-79 oC至150 oC的极端温区内性能衰减低至2 %以内。将该压电纤维与传统毛线编织而成的智能织物,保留有柔弹、透气、可水洗等传统织物特性外,能够实时捕捉脉搏、呼吸、关节屈伸、步态等生物力学信号,满足居家养老、运动健康、远程医疗等应用场景的需求;同时,其低温柔韧与高温稳定特性,使其能够用于极地探险服、宇航员舱外服、消防员近火防护服等极端场景,完成生命体征与姿态的双重监测。
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