柔性可穿戴電子器件具有重量輕、變形能力強(qiáng)、易集成于穿戴衣物等特點(diǎn)，在醫(yī)療、健康、人機(jī)交互、軟體機(jī)器人等領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。提高導(dǎo)體和傳感器的變形能力，保證其優(yōu)異的電學(xué)性能，是該領(lǐng)域研究的重點(diǎn)問題。 

中國科學(xué)院力學(xué)研究所非線性力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室柔性材料、結(jié)構(gòu)與器件力學(xué)課題組與北京航空航天大學(xué)合作，設(shè)計(jì)并制備出具有多尺度螺旋結(jié)構(gòu)、大變形能力以及高穩(wěn)定性的導(dǎo)電材料（碳納米管CNTs）/聚合物（聚氨酯PU）復(fù)合材料。該研究從理論和實(shí)驗(yàn)上證實(shí)微/納米多尺度結(jié)構(gòu)耦合作用對(duì)材料力學(xué)性能的增強(qiáng)效應(yīng)。 

研究人員在取向的PU納米纖維基底上均勻噴涂CNTs分散液，通過加捻至過捻狀態(tài)，得到具有多尺度螺旋結(jié)構(gòu)的CNTs/PU纖維。CNTs在加捻過程中包覆于纖維內(nèi)部，形成三明治狀的CNTs/PU復(fù)合結(jié)構(gòu)，提升材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。涂覆的CNTs提升材料的力學(xué)強(qiáng)度，且在多級(jí)結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用下，螺旋纖維可拉伸至自身17倍。因其超可拉伸性能、制備成本低、普適性強(qiáng)、可編織等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于柔性機(jī)器人、大應(yīng)變傳感器件及智能可穿戴織物等領(lǐng)域。

相關(guān)研究成果發(fā)表在ACS Nano上（ACS Nano 2020,14,3442），力學(xué)所研究員蘇業(yè)旺、北京航空航天大學(xué)教授趙勇和副教授王女為論文共同通訊作者。研究工作獲得國家自然科學(xué)基金委等的支持。
 

具有多尺度纏繞互鎖螺旋結(jié)構(gòu)的碳納米管（CNTs）/聚氨酯（PU）纖維

來源： 力學(xué)研究所