Gentian sutera pengalir ion dengan fleksibiliti dan ketelusan yang baik yang boleh digunakan dalam fabrik pintar.
Dengan peningkatan peranti boleh pakai pintar, orang ramai komited untuk membangunkan tekstil pintar dengan fungsi penderiaan yang serupa dengan kulit manusia. Walau bagaimanapun, setakat ini, tekstil penderiaan pintar yang boleh merasakan bahaya luaran, secara khusus mengenal pasti dan mengesan sentuhan jari manusia dengan tepat masih belum direalisasikan.
Untuk mencapai matlamat ini, pasukan menyediakan gentian hidrogel ionik (SIH) berasaskan sutera dengan sifat mekanikal dan elektrik yang sangat baik, dan berdasarkan ini, mereka bentuk tekstil penderiaan pintar yang boleh bertindak balas dengan cepat kepada bahaya luaran, seperti api, air, dan lain-lain. Ia boleh melindungi tubuh manusia/robot daripada tercalar oleh rendaman dan objek tajam; pada masa yang sama, ia juga telah mereka tekstil penderiaan yang secara khusus boleh mengenal pasti dan mengesan sentuhan jari manusia dengan tepat, supaya ia boleh digunakan sebagai antara muka interaksi manusia-komputer boleh pakai yang fleksibel. Untuk membantu orang ramai mengawal terminal jauh dengan mudah. Gentian SIH yang disediakan oleh pemintalan basah berterusan dan pertukaran pelarut mempunyai kekuatan pecah yang sangat baik (55 MPa), kemuluran (530%), dan kestabilan disebabkan oleh struktur separa kristal dalaman, berorientasikan tinggi dan penambahan cecair ionik. Dan kekonduksian elektrik yang sangat baik (0.45 S·m–1). Fabrik yang direka berdasarkan gentian ini menunjukkan potensi aplikasi penting dalam bidang seperti peranti boleh pakai pintar dan antara muka interaksi manusia-komputer yang fleksibel.
Penyediaan gentian SIH dengan kaedah pemintalan basah + pertukaran pelarut
Proses penyediaan, morfologi, kebolehtentuan dan aplikasi elektrik fleksibel gentian SIH.
Komposisi dan pencirian struktur gentian SIH
Analisis termogravimetrik, spektroskopi penyebaran tenaga (EDS) dan spektroskopi inframerah mengesahkan bahawa [Emim]BF4 diagihkan secara seragam dalam gentian SIH. Kehilangan berat badan pada 350°C dalam lengkung termogravimetrik dikaitkan dengan [Emim]BF4. Unsur F dalam spektrum EDS tergolong dalam [Emim]BF4. Puncak pada 1169 cm–1 dalam spektrum inframerah boleh dikaitkan dengan getaran asimetri C−N−C dalam gelang [Emim]+. Pada masa yang sama, spektrum inframerah dan gambar mikroskop polarisasi membuktikan struktur separa kristal dan struktur gentian SIH yang sangat berorientasikan.
Sifat mekanikal dan elektrik gentian SIH
Gentian SIH mempamerkan sifat mekanikal dan elektrik yang sangat baik. Kekuatan tegangan dan pemanjangan semasa putus masing-masing mencapai 4 MPa dan 530%. Rawatan lukisan lanjut (sebelum pertukaran pelarut) boleh meningkatkan kekuatan tegangannya kepada 55 MPa, yang beberapa kali lebih tinggi daripada gentian hidrogel yang dilaporkan sebelum ini (<10 MPa). Kekonduksian ioniknya boleh mencapai 0.45 S·m–1 dan kekal stabil selepas diletakkan selama 3 minggu atau di bawah pelbagai rangsangan mekanikal (menekan, membongkok, meregang).
Pengecaman khusus isyarat bahaya oleh gentian SIH
The
Tindak balas elektrik dan mekanisme gentian SIH terhadap api, air dan objek tajam, menunjukkan potensi aplikasi dalam mengenal pasti bahaya.
Sarung tangan pelindung pintar untuk tangan robot bionik telah direka dengan menyepadukan gentian SIH ke dalam sarung tangan komersial. Apabila terdedah kepada keadaan berbahaya (api, air dan objek tajam), sarung tangan pintar menjana isyarat elektrik ciri untuk mengenal pasti bahaya ini dengan tepat.
Aplikasi penderiaan sentuhan bagi fabrik berasaskan gentian SIH
Tambahan pula, dengan menggunakan gentian SIH, kami mereka gentian dan fabrik yang secara khusus boleh mengenal pasti dan mengesan sentuhan tangan manusia dengan tepat. Fabrik berasaskan gentian SIH mula-mula disediakan: gentian SIH individu disepadukan pada fabrik komersial atau ditenun menjadi tenunan biasa. Melalui reka bentuk sistem litar, titik atau kawasan yang disentuh oleh tangan manusia boleh dikenal pasti secara khusus dan terletak dengan tepat, yang menjadikannya berbeza daripada fabrik penderiaan piezoresistif atau kapasitif yang bertindak balas kepada sebarang sentuhan/tekan objek. Apabila orang memakai kain yang diperbuat daripada gentian SIH, mereka boleh mengawal terminal jauh dengan menyentuhnya.
The
