科创中国

物联网及 5G 技术的快速发展，对传感器材料和性能提出了越来越高的要求，可穿戴设备和对身体状况进行实时监测也促进了柔性传感器的发展。随着信息技术的不断进步，人们对发展高性能柔性传感器的需求也在不断增加。人们希望传感器件可以舒适地穿戴在身上，或者直接贴附在皮肤表面，从而能够获得血压、血糖、脉搏等一系列健康信息，并将这些信息收集到智能设备中，经过分析和提取，帮助医生进行诊断。基于高性能纳米纤维材料开发的柔性传感器是智能可穿戴、人体运动检测、软机器人等系统的重要组成部分，开发多功能复合压电材料并用作传感器在未来多场景的许多应用中具有重要意义。本成果成功制备具有超高低压灵敏度、高压电输出、良好的荧光功能、优异的柔性和热稳定性等多种性能的基于静电纺三明治结构复合压电纳米纤维薄膜的多功能柔性传感器。这一研究成果可对生产基于高性能、多用途压电纳米纤维材料的高柔性传感器实际应用提供支持，在多功能柔性传感器和智能领域具有很大的应用潜力。

通过静电纺丝逐层纺丝技术制备柔性多功能三明治结构复合薄膜，研究双填料稀土荧光配合物Complex/填料体系[无机填料纳米钛酸钡（BaTiO3）、无机填料三氯化铁六水合物（FeCl3·6H2O）、一维导电填料羧基化多壁碳纳米管（MWCNTs-COOH）和二维导电填料氧化石墨烯（GO） ]的协同作用促进聚偏氟乙烯-六氟丙烯 P(VDF-HFP)的 β 相结晶， 提高了材料的力学性能、 压力灵敏度和压电输出等性能，并设计开发了具有高压电性能、优异的力学性能和荧光等性能的多功能柔性传感器。利用静电纺丝技术将荧光配合物与填料引入聚合物基体中，掺杂粒子会在静电纺丝过程产生的电场和静电纺丝过程本身产生的电场引起的局域电场，使 P(VDF-HFP)链对齐，然后偶极矩沿同一方向对齐， 影响 P(VDF-HFP)链的结晶为全反式构象， 促使 β 相增加， 改善了压电传感和能量收集应用的铁电性能。

纳米纤维是指直径为纳米尺度而长度较大的具有一定长径比的线状材料，此外，将纳米颗粒填充到普通纤维中对其进行改性的纤维也称为纳米纤维。狭义上讲，纳米纤维的直径介于1nm到100nm之间，但广义上讲，纤维直径低于1000nm的纤维均称为纳米纤维。由于纳米纤维的径向尺度小到纳米量级，其能显示出一系列特性，主要表现在：表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应等，并因此表现出一系列化学、物理主要是在光、热、声电、磁等方面的特异性。制造纳米纤维的方法有很多种，如：拉伸法、模板合成、自组装、微相分离、静电纺丝等。其中静电纺丝法以操作简单、适用范围广、
生产效率相对较高等优点而被广泛应用。它是将高分子溶液或熔融液通过静电纺丝装置制备出纳米/亚微米级的纤维丝。该技术已是成熟的现有技术，本项目将利用这一现有技术创制新的复合导电且绿色发光的纳米纤维。涉及的聚苯胺是目前最具发展潜力的导电高分子材料之一，其具有多样化的结构、独特的掺杂机制、优异的物理化学性能、良好的稳定性和原料的价廉易得等优点，从而已经被广泛研究应用于化学传感器、能量转化储存、光致发光、微电子、光学储能等众多领域。而本发明涉及的铽-吡啶二元羧酸-邻菲罗啉配合物是一种重要的绿色荧光材料。

师奇松，女，博士，副教授，硕士生导师，北京市自然科学基金项目函评专家。

本项目为一种导电且绿色发光的纳米纤维及其制备方法。该纳米纤维导电性能好、发光强度高；其制备方法简单易行，经试验已经可以批量生产。

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