納米復合導電纖維是新開發的一種輕質材料，具有高柔韌性和強可編織性，可以滿足柔性可穿戴設備的要求。在此，通過濕紡法制備了涂有聚吡咯（PPy）層的輕質多孔芳綸納米纖維（ANF）和碳納米管（CNT）氣凝膠纖維，可用于運動檢測和信息傳輸。ANF/CNT/PPy氣凝膠纖維具有低密度（56.3 mg/cm
3）、電導率（6.43 S/m）和拉伸強度（2.88 MPa），具有高靈敏度（0.12）和長壽命（1000 次循環）。同時，利用氣凝膠纖維的微分電導率來減少信息傳輸時間（最高可達46%）。耐高溫和耐低溫（-196 至 100℃）氣凝膠纖維也可用作快速加熱器和離子溶液檢測器。綜上所述，制備的 ANF/CNT/PPy 氣凝膠纖維可用作人體健康檢測和運動監測的多功能傳感器等領域具有廣闊的應用前景，
Figure 1. ANF/CNT/PPy氣凝膠纖維的制備：（a，b）制備流程示意圖； (c) ANF/CNT 分散體的 TEM 圖； (d) ANF/CNT 和 ANF/CNT/PPy 纖維的微流控組裝； (e) ANF/CNT/PPy 水凝膠纖維的 3D 圖； (f-h) ANF/CNT/PPy 氣凝膠纖維的 SEM 圖。
Figure 2. 基于 ANF 的氣凝膠纖維的表征：（a）光學顯微鏡照片，（b）結構示意圖，（c）FTIR 光譜，（d）XRD 光譜，（e）拉曼光譜，（f）XPS 光譜，（j）應力-基于 ANF 的氣凝膠纖維的應變曲線、(k) 拉伸強度、(l) 伸長率和 (m) 韌性值。 (g) ANF/CNT/PPy 樣品懸掛 100 克重物（左）并盤繞成彈簧（右）的照片。 (h) ANF/CNT/PPy 氣凝膠纖維在冷液氮中的照片。 (i) ANF/CNT/PPy 氣凝膠纖維在熱板上的照片（左）和熱擴散圖（右）。
Figure 3. (a) ANF、(b) ANF/CNT、(c) ANF/PPy 和 (d) ANF/CNT/PPy 氣凝膠纖維在不同尺度下的橫截面形貌和平面圖像。
Figure 4. ANF/CNT/PPy氣凝膠纖維的傳感特性：（a）不同拉伸變形下纖維的電流-時間（i-t）圖； (b) 從-0.1 到 0.1 V 獲得的線性電流-電壓 (i-v) 圖； (c) 對拉伸變形的相應檢測靈敏度（插圖顯示拉伸前（左）和拉伸后（右）的纖維）； (d) i-t 和壓力-時間 (pt-t) 曲線之間的同步關系。 (e) 拉伸和 (f) 彎曲變形下傳感器的傳感原理示意圖。 (g) 不同彎曲變形下纖維的 i-t 圖； (h) 感應對不同彎曲角度（上）和相對電流變化（下）的響應； (i) 對彎曲角度的相應敏感性（插圖顯示了彎曲前（左）和后（右）彎曲的光纖）； (j) 在不同頻率下監測時的相對電流變化。 (k) 圖像和 (l) 戴在手指上的光纖的相對電流變化； (m) 1000 次彎曲矯直循環期間的傳感重復性測試。
.png)
Figure 5. 用于信息傳輸的實時 ANF/CNT/PPy 感覺系統：(a) 感覺系統附著在成人手的表面； (b) 輕按時感覺系統的變形變化圖； (c) i-t 曲線和 (d) 不同壓力下感覺系統的相應靈敏度。通過輕壓和重壓 ANF/CNT/PPy 感覺系統來編碼首字母縮略詞 (e) “SUST”、(f) “ANF”和 (g) “PPY”。英文字母表中的 26 個字母及其在國際摩爾斯電碼中對應的符號，分別表示為 (h) 輕按和重按和 (k) 短時和長按。通過短時和長時按壓 ANF/CNT/PPy 感覺系統對首字母縮略詞 (i) “SUST”和 (j) “ANF”進行編碼； (l) 壓力和時間模式的時間支出。 (m) 2 × 2 縱橫交錯的紡織鍵盤的照片和電氣連接； (n) 紡織鍵盤的編織圖（黑色：ANF/CNT/PPy 氣凝膠纖維，紅色：對電極，黃色：工作電極 1，綠色：工作電極 2）； (o) 紡織鍵盤的工作機制； (p) 紡織鍵盤上“ACS”和“NANO”字樣的編碼。
Figure 6. ANF/CNT/PPy 氣凝膠纖維的加熱性能和離子溶液識別：(a) 熱電偶測試裝置，(b) 熱像儀，(c) 溫度-時間曲線，(d) 溫度對電壓的響應； (e) 不同電壓下氣凝膠纖維的熱擴散圖像。 (f) 浸入 NaCl、NaOH 和 HCl 溶液中的 ANF/CNT/PPy 纖維； (g) i-t 曲線和 (h) 光纖中相應的相對電流變化。
相關研究工作由陜西科技大學Zhaoqing Lu課題組于2022年在線發表于《ACS Nano》期刊上，原文： In Situ Loading of Polypyrrole onto Aramid Nanofiber and Carbon Nanotube Aerogel Fibers as Physiology and Motion Sensors。
轉自《石墨烯研究》公眾號
