上海科技大學物質學院凌盛杰課題組和合作者在基于蠶絲蛋白納米纖維的離子導體皮膚研究上取得進展。他們通過采用高效的氣流輔助靜電紡絲方法制備出了具有優異阻燃效應和火情預警功能的蠶絲納米纖維/石墨烯多功能電子皮膚。該成果在線發表于《先進材料》。
隨著信息技術的發展，人工智能機器人已從科幻小說走進現實生活。作為智能機器人重要組成部分的電子皮膚也受到關注。在眾多材料中，納米纖維材料因具有結構設計性強、超薄靈活、透氣性好等特點，在電子皮膚領域表現出良好的應用前景，但目前制備納米纖維材料所采用的靜電紡絲方法面臨產量過低以及材料環保性能差等問題。
凌盛杰課題組以天然絲蛋白與石墨烯為原材料，通過高效氣流輔助靜電紡絲方式制備了由絲蛋白納米纖維離子導體和石墨烯片共同構成的多級結構的電子皮膚。與一般靜電紡絲方法不同，該方法受溶液導電性影響較小，可實現高鹽離子含量聚合物的紡絲，且對纖維聚集體的結構具有較好的操控性，其紡絲效率通常可達到普通電紡絲的5~10倍。
氣流輔助式電紡絲方法所制備的電子皮膚具有良好的力學性能和可拉伸性能，且具有濕度響應的自黏附性能，可貼附于各種物體表面。同時，基于凌盛杰課題組之前對絲蛋白基離子導體防火功能的研發，這種納米纖維離子導體皮膚同樣展現出非常好的阻燃特性。
與普通的阻燃材料不同的是，這類電子皮膚還具有良好的溫濕度變化響應。將其接入電信號測試系統，在遇明火接觸時，可有效阻止火焰蔓延、迅速且穩定傳遞出特征信號，從而達到防護與預警同步的功能。研究人員由此開發了一套本地—云端—移動終端聯動的火情預警系統，材料可在接觸火焰后2秒內迅速觸發報警機制，實現三終端同步報警的功能。同時，可將所制備的電子皮膚集成于機器人手部，在遇到火情刺激時激發機器人的自我保護機制，使其做出撤手等一系列規避危險的動作。黃辛
來源： 《中國科學報》
