二硫化錫/納米碳/MXene/PANI復合材料研究進展

摘：纖維材料具有來源廣泛和力學性能**的特點，是未來材料科學研究和應用領域的重點方向之一。然而，目前的纖維材料往往在結構組成和功能上表現較為單一，限制了其更廣泛領域的應用。例如，大多的高分子纖維材料為絕緣材料，很大程度上限制了其在電子器件和未來智能可穿戴紡織品領域的應用。除此之外，如何通過簡便的制備方法來**制備具有智能響應作用的纖維材料及其織物，并實現在復雜環境中的多重刺激響應性，也是目前亟待解決的一大難題。

利用3D打印策略，制備得到尺寸和形貌均得到較好控制的MXene增強的納米纖維素基智能纖維和織物（圖1）。本研究利用納米纖維素的分散液在乙醇中的溶劑交換和自組裝性能，實現了連續、穩定的宏觀納米纖維素膠體纖維的制備；并通過適量MXene的加入，**提高了復合纖維的力學性能和導電性。此外，利用納米纖維素與MXene間存在的相互作用，本研究可以將具有均一結構的MXene/納米纖維素復合漿料非常簡便的3D打印成多種復雜形狀的纖維織物（圖2）。

圖1. （a） 智能纖維織物的制備過程示意圖；（b,c） 單層MXene的分散液和透射電鏡圖；（d,e） 納米纖維素的分散液和透射電鏡圖；（f） 3D打印復合漿料在乙醇中成型；（g） 干燥后的納米纖維素/MXene復合纖維。

圖2. （a-f） 復合漿料在乙醇中被3D打印成多種形狀；（g） 復合纖維的元素分布圖；（h） 復合纖維的原子模型圖

研究表明，制備的MXene/納米纖維素復合的智能纖維和織物具有**的光熱和電熱響應能力。并且，隨著近紅外光強度和輸入電壓的提高，纖維織物的響應能力越明顯。當打印的復合纖維織物被組裝成傳感器時，可以實現對人體的手指彎曲、手腕彎曲、吞咽、發音等運動的實時監測。這種新型的智能纖維在可穿戴加熱紡織品、人體健康監測和人機界面等領域具有的應用前景。