微流控纺丝技术是一种基于微流体控制原理的精准纤维制备技术。通过对纺丝溶液流变特性、微流控芯片通道结构及固化机制的精确调控,该技术能够实现对纤维形态、尺寸与成分的精准控制。近年来,其在智能穿戴设备领域展现出巨大应用潜力,有力推动了柔性电子、智能纺织品及人体健康监测技术的发展。

 

 

近期,苏州大学潘志娟教授团队发表综述,系统梳理了微流控纺丝技术在芯片材料、通道结构、固化策略等方面的核心进展,重点阐述了实心、核壳等多种结构导电复合纤维的制备与性能及其在智能穿戴纺织品传感、储能、热管理等领域的应用,同时指出了当前技术在规模化生产、多功能集成等方面的挑战并展望了未来发展方向。相关研究成果以“Precision Fiber Engineering via Microfluidic Spinning for Next-Generation Smart Wearable Textiles: A Review”为题目,发表于期刊《Journal of Materials Chemistry A》。

 

本文要点:

1、本综述系统总结了微流控纺丝技术的最新研究进展,涵盖芯片材料、通道结构、固化策略及流体力学原理等基础内容。

2、重点聚焦微流控纺丝导电复合纤维的结构设计、制备策略及核心性能(如导电性、机械柔韧性和多功能集成能力)—— 这类纤维是智能纺织品的关键组成部分。

3、此外,还分析了这些功能纤维在智能穿戴纺织品中的应用场景,尤其是传感领域(如应变传感、气体传感、温度传感及多模态传感)、电化学储能领域和智能热管理领域,并探讨了纤维与织物的集成策略及“硬件-软件”一体化穿戴系统的构建。

4、同时,指出当前该技术面临的挑战,并展望了未来发展趋势,包括工艺优化、规模化生产、多功能集成及自供电可持续性。

 

一张图读懂全文

用于制备多功能智能纤维的不同纺丝技术对比

 

 

图1. 微流控纺丝技术框架图:原理、结构、性能与应用

 

 

图2. 微流控芯片材料类型及特性:硅/玻璃-聚合物(聚二甲基硅氧烷)-水凝胶-纸基体系

 

 

图3. 微流控纺丝常见通道结构示意图

 

 

图4. 微流控特殊结构通道示意图

 

 

图5. 微流控纺丝流体模拟图

 

 

图6. 微流控纺丝纤维形态图

 

 

图7. 微流控纤维性能及应用实例图

 

 

图8. 智能织物不同集成方式及特性图

 

 

图9. 不同集成方式的实际应用示意图

 

 

图10. 智能织物相关功能示意图

 

 

图11. 智能织物传感应用示意图

 

 

图12. 电化学储能应用示意图

 

 

图13. 智能热管理应用示意图

 

 

图14. 智能穿戴纺织品系统示意图

 

论文链接:https://doi.org/10.1039/D5TA08693K

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