利用虾壳开发的自供电传感纤维用于智能家居领域

纺织品和摩擦纳米发电机（TENGs）结合，具有能量收集和自供电传感的功能，为可穿戴设备提供了一种有效的供电策略。近期，中国科学院北京纳米能源研究所王中林院士和董凯副研究员从废虾壳中提取甲壳素，经脱乙酰得到壳聚糖，再将壳聚糖进一步制备成纳米纤维，并通过静电纺丝包芯纱技术将壳聚糖纳米纤维紧紧包裹在镀银锦纶纱上，制备出壳聚糖基自供电传感纤维。

壳聚糖的纺丝溶剂为三氟乙酸和二氯甲烷的混合物，称取一定量的壳聚糖，放入混合良好的溶剂中配制成2wt%的壳聚糖溶液，再将壳聚糖纺丝液注入注射器，放入静电纺丝装置的推进泵中，以制备壳聚糖基自供电传感纤维。

静电纺丝装置由漏斗收集器和两个对称静电纺丝系统组成。在纺纱过程中，导电纤维首先通过漏斗，然后由放置在漏斗对面的绕线装置缠绕。通过设备旋转壳聚糖纺丝液，使壳聚糖纳米纤维沉积在纺丝漏斗上，形成覆盖漏斗末端的纳米纤维网络。在导电芯线连续缠绕过程中，纳米纤维网被拉扭成纳米纤维束，并完全覆盖在导电芯线上，呈紧密包裹的核壳结构。

壳聚糖基自供电传感纤维具有超轻、高强度等特点。其长度为20cm，重量仅为0.023g，且可以承受200g 的重量而不断裂。此外，由连续静电纺丝技术制得的壳聚糖纳米纤维壳材料牢固地附着在导电纱周围，有利于生产非常柔软、稳定的壳聚糖基自供电传感纤维。即使打结再解开后，该纤维仍然具有完整、包裹紧密的结构。此外，壳聚糖基自供电传感纤维的力学性能与纤维中芯导电纱的力学性能相似，可以通过调整或更换导电纱来控制纤维，以满足不同场景下的性能要求。

基于壳聚糖的自供电传感纤维可以集成到服装中用作自供电传感器，研究人员将该装置作为智能开关传感器控制家用电器（如台灯、监视器、风扇和加湿器等）的启动和关闭，显示出其在智能家居领域的应用前景。

（摘编自易丝帮）