二硫化錫/納米碳/MXene/PANI復(fù)合材料研究進(jìn)展

摘：纖維材料具有來源廣泛和力學(xué)性能**的特點(diǎn)，是未來材料科學(xué)研究和應(yīng)用領(lǐng)域的重點(diǎn)方向之一。然而，目前的纖維材料往往在結(jié)構(gòu)組成和功能上表現(xiàn)較為單一，限制了其更廣泛領(lǐng)域的應(yīng)用。例如，大多的高分子纖維材料為絕緣材料，很大程度上限制了其在電子器件和未來智能可穿戴紡織品領(lǐng)域的應(yīng)用。除此之外，如何通過簡便的制備方法來**制備具有智能響應(yīng)作用的纖維材料及其織物，并實(shí)現(xiàn)在復(fù)雜環(huán)境中的多重刺激響應(yīng)性，也是目前亟待解決的一大難題。

利用3D打印策略，制備得到尺寸和形貌均得到較好控制的MXene增強(qiáng)的納米纖維素基智能纖維和織物（圖1）。本研究利用納米纖維素的分散液在乙醇中的溶劑交換和自組裝性能，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)、穩(wěn)定的宏觀納米纖維素膠體纖維的制備；并通過適量MXene的加入，**提高了復(fù)合纖維的力學(xué)性能和導(dǎo)電性。此外，利用納米纖維素與MXene間存在的相互作用，本研究可以將具有均一結(jié)構(gòu)的MXene/納米纖維素復(fù)合漿料非常簡便的3D打印成多種復(fù)雜形狀的纖維織物（圖2）。

圖1. （a） 智能纖維織物的制備過程示意圖；（b,c） 單層MXene的分散液和透射電鏡圖；（d,e） 納米纖維素的分散液和透射電鏡圖；（f） 3D打印復(fù)合漿料在乙醇中成型；（g） 干燥后的納米纖維素/MXene復(fù)合纖維。

圖2. （a-f） 復(fù)合漿料在乙醇中被3D打印成多種形狀；（g） 復(fù)合纖維的元素分布圖；（h） 復(fù)合纖維的原子模型圖

研究表明，制備的MXene/納米纖維素復(fù)合的智能纖維和織物具有**的光熱和電熱響應(yīng)能力。并且，隨著近紅外光強(qiáng)度和輸入電壓的提高，纖維織物的響應(yīng)能力越明顯。當(dāng)打印的復(fù)合纖維織物被組裝成傳感器時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)對人體的手指彎曲、手腕彎曲、吞咽、發(fā)音等運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測。這種新型的智能纖維在可穿戴加熱紡織品、人體健康監(jiān)測和人機(jī)界面等領(lǐng)域具有的應(yīng)用前景。