以柔性電子器件的結構設計優化與功能集成為切入點,以石墨烯與多壁碳納米管為導電材料,結合溫敏變色材料,制備具備可穿戴傳感、電熱調控與電熱致變色性能的復合導電紗線。將一維多壁碳納米管(MWCNTs)與二維石墨烯(Gr)復合制備Gr/MWCNTs復合導電墨水,采用循環超聲浸漬工藝制備導電棉紗(CCY)。通過螺旋包纏技術以高彈性聚氨酯紗線為芯層、表面具有穩定導電網絡的CCY為鞘層制備了石墨烯/多壁碳納米管芯鞘結構復合導電紗線(SGCCY)。
分別以CCY和SGCCY為芯,采用細紗工藝獲得兩種棉纖維包覆導電紗線(CYs),將水性聚氨酯(WPU)與溫敏變色微膠囊復合制備溫敏變色油墨,采用浸漬法將CYs與變色油墨結合獲得具有多層結構的電熱致變色復合導電紗線(ECYs)。基于CYs-CCY的功能織物較常規織物隔熱性能提升顯著,與加熱臺最大溫差達14.3℃。ECYs-CCY的斷裂強力提升至14.94 N且伸長率達24.87%。ECYs-SGCCY展現出優異的電熱響應,可在20 s內升溫至穩態溫度和15 s內降溫至初始溫度。經200次機械變形和7次循環電熱測試,其電熱穩定性(溫度波動均< 1℃)保持良好。可在短時間內實現可逆電熱致變色,多次受力形變前后,ECYs-SGCCY的表面顏色及變色穩定性不受影響。以機織或者刺繡的方式,將ECYs-SGCCY制成織物或組成圖案,均可以實現可逆電驅動熱致變色。
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