近日,省部共建国家重点实验室在用于自驱动火灾预警与人体运动监测的阻燃/耐湿双功能摩擦电织物方面取得了重要研究进展。在传感器领域国际顶级期刊ACS Sensors上(中国科学院一区TOP期刊)发表题为“Dual-FunctionalFlame-Retardant/Humidity-Resistant Triboelectric Fabric for Self-powered Fire Hazard Warning andHumanMotion Monitoring”的论文。本项工作是在赵坤副研究员的指导下,由硕士研究生叶媛完成的。体育直播平台有色金属先进加工与再利用国家重点实验室为第一完成单位,赵坤为通讯作者。


针对传统摩擦电材料在恶劣环境中易燃、易受湿度影响,导致基于摩擦纳米发电机(TENG)的自驱动传感器可靠性下降的问题,本文报道了一种用于自驱动火灾预警与人体运动监测的兼具阻燃与耐湿双功能的摩擦电织物。该织物通过在聚酯(PET)织物上浸涂新型多功能粘合剂P(DPPO-Si)制备而成,展现出优异的阻燃性能(极限氧指数达31.5%)、耐湿性以及耐化学腐蚀性能。基于该织物设计的TENG具有200 V和25 μA的高电学输出,并表现出优异的环境耐受性:在高温(110°C)、高湿(85% RH)、宽pH值(1-14)环境暴露以及反复洗涤等极端条件下,仍能保持稳定的信号输出。此外,器件还具备出色的运行稳定性,在经历27,700次循环后性能未见衰减。面向微电子器件供电、火灾预警及自驱动人体运动监测等实际应用需求,我们设计并验证了两个原型TENG的实用性:平行结构TENG用于为运动手表供电,弧形结构TENG同时实现自驱动火灾报警与人体运动监测功能。本研究为开发阻燃/耐湿双功能摩擦电织物提供了一种简便策略,对于推动织物基TENG在微电子器件供电、个人健康监测及智能消防系统等领域的应用具有重要的研究意义。(图/文:赵坤;审核:张飞龙)