阻燃、導(dǎo)電、抗紫外線的多功能纖維素織物有望用于下一代可穿戴柔性傳感器，因此迫切需要開發(fā)新型涂層系統(tǒng)，改善纖維素織物的自然性能，賦予其更多的功能性。本研究通過一盆浸漬法在棉花/萊賽爾纖維混紡織物(C/L)上構(gòu)建了由碳化鈦(Ti
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x MXene)、沸石型咪唑鹽骨架-8 (ZIF-8)和磷腈氯三聚體(PPZ)組成的二維-三維異型結(jié)構(gòu)多功能涂層。簡而言之，ZIF-8包封系統(tǒng)是在C/L通過氫鍵與MXene結(jié)合后在MXene上原位生長的。得到的最優(yōu)樣品為MXene@ZIF-8@PPZ-C/L，具有阻燃性、人體運(yùn)動(dòng)檢測和抗紫外線性。與未處理的C/L相比，MXene@ZIF-8@PPZ-C/L的極限氧指數(shù)值高達(dá)30.8%，峰值放熱率和總放熱值分別降低了65.7%和15.8%。而導(dǎo)電率為26 26.8 s/m的MXene@ZIF-8@PPZ-C/L則能夠穩(wěn)定連續(xù)地感知人體運(yùn)動(dòng)。此外，MXene@ZIF-8@PPZ-C/L也表現(xiàn)出較高的紫外線防護(hù)系數(shù)。總之，本研究為新一代多功能柔性可穿戴智能面料的制備提供了一種簡單的方法。
圖1. MXene@ZIF-8@PPZ-C/L的制備。
圖2. 未處理和處理織物的FTIR光譜，以及相關(guān)的SEM圖片。
圖3. 未處理和處理織物的TG (a)和DTG曲線(b)。
圖4. 垂直燃燒試驗(yàn)中未處理(a, a1)和處理(a, a2)織物的數(shù)碼照片;未處理和處理織物的LOI值(b)。
圖5. 未處理和處理織物的HRR (a)、THR (b)、Mass (c)、SPR (d)、TSP (e)和COP (f)曲線。
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圖6. 未處理和處理織物在特定波數(shù)下的吸收強(qiáng)度。
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圖7錐熱試驗(yàn)前后C/L (a)和MXene@ZIF-8@PPZ-C/L (b)的數(shù)字照片;燃燒后C/L (C, c1)和MXene@ZIF- 8@PPZ-C/L (C, c2)的SEM圖像;MXene@ZIF-8@PPZ-C/L: P2p (d)， Ti2p (e)和Zn2p (f)的殘留物的高分辨率XPS光譜。
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圖8。MXene@ZIF-8@PPZ-C/L可能的阻燃機(jī)制。
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圖9 所有經(jīng)處理織物的導(dǎo)電性(a);不同彎曲角度下的電阻變化曲線(b);0 ~ 90°重復(fù)彎曲時(shí)的阻力變化(c);重復(fù)握拳的阻力變化(d);MXene@ZIF-8@PPZ-C/L (e)可能的體感機(jī)制。
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圖10。本研究與近期文獻(xiàn)UPF值的比較(a);MXene@ZIF-8@PPZ-C/L可能的抗紫外線機(jī)制(b)。
相關(guān)科研成果天津工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院Xiaohui Liu等人于2023年發(fā)表在Chemical Engineering Journal（https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.145859）上。原文：Multifunctional 2D-3D heterogeneous MXene@ZIF-8 coated cotton/lyocell blended fabrics for fire protection, motion detection and UV-resistance。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.145859
轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號(hào)
