韩国研究人员利用天然蚕丝,开发出新型耐高温丝基电子纺织物
时间:18/06/04


热稳定电子纺织物的电学性能。(a) 家蚕茧的光学图像。(b) 组成蚕茧的丝蛋白质和丝胶的扫描电镜图像。(c) 由氢键β相和非晶态结构组成的丝蛋白结构原理图(H:白色,C:灰色,O:红色,N:蓝色)。(d) 经脱胶去除丝胶后的光学图像。(e) 去除丝胶后的扫描电镜图像。(f) 轴向拉伸下丝蛋白质裂解得到的LUID光学图像和SEM图像。(h) 用针将发光的蓝色LED与LO-Python 1000连接成CS织物. (i)LO-Py的电导率随温度的变化;LO-Py1000的电导变化。(j) 弯曲度。(k) 弯曲循环,嵌入图像表示每个弯曲状态。光学图像。(l) 用LOPI 1000将发光的蓝色LED缝成一片。(m) 即使用酒精灯加热后,蓝色LED灯仍然亮着。


      韩国研究人员开发了一种既能导电又能耐高温的新型丝基纺织物。电子纺织物可以用于制作新一代便携、灵活的电子设备,特别是嵌入在服装、包装或其他物体中的电子设备。但目前大多数的电子纺织物,如涂有氧化石墨烯的尼龙、棉花、聚酯和丝绸等,结构复杂且不能承受高温或经受高温处理。


      家蚕的天然蚕丝由生物高分子蛋白链组成,即使在极高的温度下(高达2800℃)也能保持结构稳定。首尔大学的金炳勋和他的同事与韩国仁川国立大学、仁哈大学、韩国科学技术研究所、韩国科技大学、成均馆大学合作,利用这一属性把蚕丝蛋白质经过热处理和拉伸处理后制造成电子纺织品。长距离有序焦蛋白(Lo-Py)在800°C - 2800°C温度范围内进行拉伸和热处理(或退火)后,可以制备成纱线和电子纺织物。


      蚕丝蛋白质中的β晶体是不连续相,它们之间存在非晶态的链。当蚕丝蛋白质发生热解时,β晶体会转变成碳原子呈六角排列的导电体。由此生产的电子纺织物既具有导电性(103 S/cm),又具有耐热性,同时保持了蚕丝的柔软性。电导率在30℃-400℃范围内随着温度升高而增加,但冷却后会恢复到初始的值。


      主持这项研究的Byung Hoon Kim表示:“这是首次用热解蛋白的方法制备电子纺织物。与以往报道的电子纺织物相比,这种制作方法的工艺简单,织物具有高导电性和高耐热性。


      蚕丝的自然强度和柔韧性可以保证电子纺织品能够经受反复的弯曲和挠曲,而且其导电性能不会退化。同时,由于丝基电子纺织物能耐高温,其他材料就可以通过溅射或蒸发等标准化技术沉积在织物表面。这个性质为人们控制产品的电气特性提供了一个简单的方法,例如,沉积不同的材料如氧化锌、氮化铌(NBN)或二烯化钼(MoSe2),将分别制作出电子纺织半导体、超导材料或具备发光特性。


      Byung Hoon Kim表示:“我们现在正在研究这些基于焦蛋白的电子纺织物,在诸如压电、热电或光伏等能量收集装置领域的应用,但是我们还不确定何时能将我们的电子纺织物应用到实际设备中。”


文章来自MaterialsToday,原文题目为New electronic textiles can take the heat,由材料科技在线汇总整理。

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