เส้นใยไหมนำไอออนที่มีความยืดหยุ่นและความโปร่งใสที่ดี สามารถนำไปใช้กับผ้าอัจฉริยะได้
ด้วยการเติบโตของอุปกรณ์สวมใส่อัจฉริยะ ผู้คนจึงมุ่งมั่นที่จะพัฒนาสิ่งทออัจฉริยะที่มีฟังก์ชันการรับรู้คล้ายกับผิวหนังมนุษย์ อย่างไรก็ตาม สิ่งทออัจฉริยะที่สามารถรับรู้อันตรายจากภายนอก ระบุและระบุตำแหน่งการสัมผัสนิ้วมือของมนุษย์ได้อย่างแม่นยำยังไม่ได้รับการพัฒนา
เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ ทีมงานได้เตรียมเส้นใยไอออนิกไฮโดรเจล (SIH) ที่ทำจากใยไหมที่มีคุณสมบัติเชิงกลและไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม และจากคุณสมบัตินี้ จึงได้ออกแบบสิ่งทอตรวจจับอัจฉริยะที่สามารถตอบสนองต่ออันตรายจากภายนอกได้อย่างรวดเร็ว เช่น ไฟ น้ำ ฯลฯ เส้นใยนี้สามารถปกป้องร่างกายมนุษย์/หุ่นยนต์จากการขีดข่วนจากการจุ่มและของมีคม ขณะเดียวกัน ยังได้ออกแบบสิ่งทอตรวจจับที่สามารถระบุตำแหน่งการสัมผัสนิ้วมือของมนุษย์ได้อย่างแม่นยำ จึงสามารถใช้เป็นอินเทอร์เฟซปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์ที่สวมใส่ได้อย่างยืดหยุ่น เพื่อช่วยให้ผู้คนสามารถควบคุมอุปกรณ์ปลายทางระยะไกลได้อย่างสะดวก เส้นใย SIH ที่เตรียมโดยการปั่นเปียกอย่างต่อเนื่องและการแลกเปลี่ยนตัวทำละลายมีความแข็งแรงในการแตกหักที่ดีเยี่ยม (55 MPa) ความเหนียว (530%) และความเสถียร เนื่องจากมีโครงสร้างภายในแบบกึ่งผลึกที่มีการวางแนวสูง และมีการเติมของเหลวไอออนิก และมีค่าการนำไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม (0.45 S·m–1) ผ้าที่ออกแบบโดยใช้เส้นใยนี้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการนำไปใช้งานที่สำคัญในสาขาต่างๆ เช่น อุปกรณ์สวมใส่อัจฉริยะและอินเทอร์เฟซปฏิสัมพันธ์ระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์ที่ยืดหยุ่น
การเตรียมเส้นใย SIH โดยการปั่นแบบเปียก + วิธีการแลกเปลี่ยนตัวทำละลาย
กระบวนการเตรียม สัณฐานวิทยา ความสามารถในการทอ และการประยุกต์ใช้ไฟฟ้าแบบยืดหยุ่นของเส้นใย SIH
องค์ประกอบและลักษณะโครงสร้างของเส้นใย SIH
การวิเคราะห์ด้วยเทอร์โมกราวิเมตริก สเปกโทรสโกปีแบบกระจายพลังงาน (EDS) และสเปกโทรสโกปีอินฟราเรดยืนยันว่า [Emim]BF4 มีการกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอในเส้นใย SIH การสูญเสียน้ำหนักที่อุณหภูมิ 350°C ในเส้นโค้งเทอร์โมกราวิเมตริกเกิดจาก [Emim]BF4 ธาตุ F ในสเปกตรัม EDS อยู่ใน [Emim]BF4 จุดสูงสุดที่ 1169 cm–1 ในสเปกตรัมอินฟราเรดเกิดจากการสั่นสะเทือนแบบไม่สมมาตรของ C−N−C ในวงแหวน [Emim]+ ในขณะเดียวกัน สเปกตรัมอินฟราเรดและภาพจากกล้องจุลทรรศน์โพลาไรซ์ก็พิสูจน์โครงสร้างกึ่งผลึกและโครงสร้างที่มีการวางตัวสูงของเส้นใย SIH
คุณสมบัติทางกลและไฟฟ้าของเส้นใย SIH
เส้นใย SIH มีคุณสมบัติเชิงกลและไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม โดยมีความต้านทานแรงดึงและการยืดตัว ณ จุดขาดสูงถึง 4 MPa และ 530% ตามลำดับ การดึงเส้นใยเพิ่มเติม (ก่อนการแลกเปลี่ยนตัวทำละลาย) สามารถเพิ่มความต้านทานแรงดึงได้ถึง 55 MPa ซึ่งสูงกว่าเส้นใยไฮโดรเจลที่รายงานไว้ก่อนหน้านี้หลายเท่า (<10 MPa) ค่าการนำไฟฟ้าไอออนิกของเส้นใยสามารถสูงถึง 0.45 S·m–1 และยังคงเสถียรหลังจากถูกวางเป็นเวลา 3 สัปดาห์ หรือภายใต้แรงกระตุ้นเชิงกลต่างๆ (การกด การดัด และการยืด)
การรับรู้สัญญาณอันตรายที่เฉพาะเจาะจงโดยไฟเบอร์ SIH
การ
การตอบสนองทางไฟฟ้าและกลไกของไฟเบอร์ SIH ต่อไฟ น้ำ และวัตถุมีคม แสดงให้เห็นการประยุกต์ใช้ที่มีศักยภาพในการระบุอันตราย
ถุงมือป้องกันอัจฉริยะสำหรับมือหุ่นยนต์ไบโอนิกได้รับการออกแบบโดยผสานเส้นใย SIH เข้ากับถุงมือเชิงพาณิชย์ เมื่อสัมผัสกับสภาวะอันตราย (ไฟ น้ำ และวัตถุมีคม) ถุงมืออัจฉริยะจะสร้างสัญญาณไฟฟ้าเฉพาะเพื่อระบุอันตรายเหล่านี้ได้อย่างแม่นยำ
การประยุกต์ใช้การตรวจจับการสัมผัสของผ้าที่ทำจากเส้นใย SIH
ยิ่งไปกว่านั้น ด้วยการใช้เส้นใย SIH เราจึงได้ออกแบบเส้นใยและผ้าที่สามารถระบุและระบุตำแหน่งการสัมผัสของมือมนุษย์ได้อย่างแม่นยำ ขั้นแรก เราได้เตรียมผ้าที่ทำจากเส้นใย SIH โดยนำเส้นใย SIH แต่ละเส้นมาประกอบเข้ากับผ้าเชิงพาณิชย์หรือทอเป็นผ้าทอธรรมดา การออกแบบระบบวงจรทำให้สามารถระบุตำแหน่งหรือจุดสัมผัสที่มือมนุษย์ได้อย่างแม่นยำ ซึ่งแตกต่างจากผ้าสัมผัสแบบ piezoresistive หรือ capacitive ที่ตอบสนองต่อการสัมผัส/กดของวัตถุใดๆ เมื่อผู้คนสวมใส่ผ้าที่ทำจากเส้นใย SIH พวกเขาสามารถควบคุมอุปกรณ์ปลายทางระยะไกลได้โดยการสัมผัส
การ
