新加坡国立大学陈瑞深/东北林业大学陈文帅《自然·通讯》: 自发相分离技术用于可控制备柔性导电纤维

研究亮点：

·  开发了一种仿生纺丝技术，并通过“一步法”工艺实现了多功能柔性纤维的低成本制备，能耗极低且溶剂使用量少，为纤维和织物电子器件提供了一种可持续发展路径。

·  通过引入配位键调控纺丝液的流变特性，并调控固化时间温度等参数，成功克服了Plateau–Rayleigh不稳定（PRI）效应，并获得了常温常压下高度可调节的可纺性。

·  所获得的功能性纤维具有优异的可伸展性、强度和导电性，可广泛应用于可穿戴纤维/织物电子领域。

通常，制备具有全方位多功能无缝集成的一维纤维材料比二维薄膜或三维块体材料更加困难。现有技术或方法涉及复杂制造工艺或多个后处理步骤（例如预应变工程、导电填料嵌入、表面涂覆等）。基于此，研究人员通过控制纺丝液的流变特性（例如改变分子链间相互作用、调节溶液固化时间、温度等参数），同时结合非溶剂蒸汽诱导相分离效应，进而开发了常温常压下自发相分离纺丝技术（图1）。具体地，研究人员分析了纺丝液的可纺性在不同实验参数条件下的变化规律，并绘制了常温常压下具有高可纺性的纺丝液制备所需特定实验条件参数组合（图1c）。此外，文中也对纺丝液由液相转变为固相的自发相分离过程进行了原理分析和实验验证，为开发自发相分离纺丝技术提供了新的见解。

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图2 | a, 纤维的压阻效应; b, 在小应变（1-5%）和大应变（10-50%）范围内应变传感信号；c, 在1-50 Hz频率下的应变传感信号；d, 在10 Hz的机械刺激下进行的2300次循环测试信号；e-g, 利用纤维监测能换器的高频运动过程：e傅里叶变换（SFFT）分析，f 相应的频谱数据，g能换器以不同频率工作时的传感信号

总结 ：该研究开发了一种新型自发相分离纺丝技术，这种纺丝方法与蜘蛛丝纺丝过程类似，操作简便，使用的溶剂量少，能耗低，符合环保和可持续发展要求。所制备的纤维集成多种功能，可以应用于多种领域。这种仿生纺丝技术为制备具有多模态感应能力的智能纺织品提供了可持续性的创新解决方案。

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