安徽大学季书林团队研究成果:银纳米线/聚多巴胺/棉复合导电织物的制备及服役性能研究

作者:admin发布时间:2026-02-03浏览量:107

引言

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随着可穿戴电子设备的快速发展,基于织物的柔性电子产品在健康监测、柔性显示、传感等领域受到广泛关注。导电织物作为柔性电子产品的重要组成部分,因其良好的透气性、透湿性和柔性,成为下一代可穿戴电子设备的重要平台。然而,导电织物在使用过程中需具备长期服役稳定性,尤其是在洗涤等环境下保持性能稳定。


01、研究背景

当前,导电织物的制备方法主要包括共混法和后整理法。共混法虽能得到结合牢度高的导电织物,但穿着不舒适且实用性差。后整理法通过原位生长、自组装、喷涂等手段在织物表面形成导电涂层,方法多样但各有局限。例如,原位生长法过程繁琐,喷涂法则可能影响织物的透气性和舒适性。因此,开发一种温和高效的锚定工艺,在保持导电织物功能性的同时,提升其耐洗性和机械稳定性,成为亟待解决的问题。文章基于安徽大学季书林团队研究成果及国家自然科学基金、安徽省重大科技项目资助。


02、创新亮点

(1)聚多巴胺改性技术

本研究首次采用聚多巴胺(PDA)对纯棉织物进行改性预处理,通过PDA的强粘附性和反应活性,在织物表面形成一层均匀的PDA涂层。这一创新步骤显著提高了织物对银纳米线(AgNWs)的吸附能力,为后续导电涂层的形成奠定了坚实基础。

(2)银纳米线导电涂层

通过简单的浸渍-干燥法,将AgNWs均匀固定在PDA改性的织物表面,形成导电涂层。该方法不仅操作简便,而且能够精确控制AgNWs的分布密度和织物方阻,满足不同应用场景的需求。

(3)优异的耐洗性和机械稳定性

得益于PDA涂层的强粘附性,复合导电织物在弱酸性洗涤剂中洗涤1 h后,方阻变化率低至150%,且表面AgNWs导电网络仍旧完整。此外,通过5 000次折叠实验和3M胶带剥离实验证实,复合导电织物具有优异的机械稳定性,能够抵抗折叠、剥离等机械破坏。


03、图文展示

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图2  原棉织物(CF)与聚多巴胺改性织物(PDA/CF)的傅里叶变换红外光谱

Fig.2 Fourier transform infrared spectra (FT-IR) of raw cotton fabric (CF) and polydopamine modified fabric (PDA/CF)

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图3 (a)不同浓度聚多巴胺改性织物(AgNWs/PDA/CF)的方阻随浸渍银纳米线次数的变化;200 mM-PDA/CF通过浸渍-干燥吸附银纳米线后的表面形貌变化:(b)浸干1次;(c)浸干2次;(d)浸干3次;(e)浸干4次;(f)浸干5次;(g)浸渍6次

Fig.3 (a) Changes in the square resistance of fabrics (AgNWs/PDA/CF) modified with different concentrations of polydopamine as a function of the number of times they were immersed in silver nanowires; SEM images of 200 mM-PDA/CF after adsorbing silver nanowires through immersion-drying cycles: (b) once; (c) twice; (d) three times; (e) four times; (f) five times; (g) six times

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图4 (a)CF、PDA/CF、6-AgNWs/PDA/CF、6-AgNWs/CF、AgNWs的XRD图;(b)CF、PDA/CF、AgNWs/PDA/CF的XPS谱图

Fig.4 (a) XRD patterns of CF, PDA/CF, 6-AgNWs/PDA/CF, 6-AgNWs/CF and AgNWs; (b)XPS patterns of CF, PDA/CF and AgNWs/PDA/CF

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图5 (a)未改性导电织物样品(6-AgNWs/CF)的方阻随洗涤时间变化;未改性导电织物样品洗涤前后电镜图:(b)洗涤前;(c)洗涤后;(d)不同浓度多巴胺改性导电织物样品(6-AgNWs/PDA/CF)的方阻随洗涤时间变化;200 mM多巴胺改性导电织物样品(6-200 mM-AgNWs/PDA/AgNWs/CF)洗涤前后电镜图:(e)洗涤前;(f)洗涤后

Fig.5 (a) The square resistance variation of the unmodified conductive fabric sample (6-AgNWs/CF) with washing time; SEM images of the unmodified conductive fabric sample before and after washing: (b) before washing, (c) after washing; (d) the washing time relative square resistance of the conductive fabric sample (6-AgNWs/PDA/CF) modified by different concentrations of dopamine; SEM images of the conductive fabric sample (6-200 mM-AgNWs/PDA/AgNWs/CF) modified with 200 mM dopamine before and after washing: (e) before washing, (f) after washing

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图6 AgNWs/PDA/CF复合导电织物结构示意图

Fig.6 Schematic diagram of the structure of the composite conductive fabric named AgNWs/PDA/CF


04、结论

(1)成功制备复合导电织物:本研究通过PDA改性纯棉织物,并结合浸渍-干燥法,成功制备了AgNWs/PDA/CF复合导电织物。该织物不仅具有优异的导电性能(方阻<10 Ω/sq),而且保持了良好的透气性和舒适性。

(2)耐洗性显著提升:PDA改性层有效增强了织物对AgNWs的吸附能力,使得复合导电织物在洗涤过程中能够保持较低的方块电阻(小于20 Ω/sq)和电阻变化率(小于150%)。这一特性显著优于未改性的导电织物,满足了实际使用中的耐洗需求。

(3)机械性能优异:通过折叠实验和3M胶带剥离实验证实,PDA的参与有效提高了复合导电织物的机械性能。在5000次折叠后,电阻变化率仅约70%,且导电涂层与基底之间的粘附力强,保证了织物电极在实际服役中的性能稳定。


引用本文

文章发表于《功能材料》2025年第56卷第7期,欢迎引用本文:    

葛倩茹, 季书林. 银纳米线/聚多巴胺/棉复合导电织物的制备及服役性能研究[J].功能材料,2025,56(7):07015-07021. 

Ge Q R,Ji S L.Research on preparation and service performance of silver nanowire/polydopamine/cotton composite conductive fabric[J].Journal of Functional Materials, 2025,56(7):07200-07208.