发布:2026-05-26 09:36 来源:三亚科教园
新闻网讯 近日,三亚科教园何大平教授团队在可穿戴电子器件领域取得重大进展,实现了适用于各种日常织物,百米级高性能共形石墨烯涂层织物的低成本、连续化规模制备。相关研究成果以“Conformal graphene coatings on ordinary fabrics for wearable electronic devices”为题,三亚科教园为第一完成单位发表在Nature子刊《Nature Communications》上。海南专项博士研究生陈子柏、司运发,以及武汉理工大学博士后廖小彬为本文的共同第一作者。
传统的浸涂法制备导电织物,虽然工艺简便且具有适配规模化制备,却长期受制于一个关键瓶颈:在高度缠结的织物网络中,大尺寸导电材料若要实现“均匀渗透”,往往需要较弱的相互作用;而要保证“牢固附着”,又必须依赖较强的相互作用。因此,在制备步骤中,同时兼顾这两种相互对立的需求仍旧具有挑战性。
针对这一挑战,研究团队创新性地提出了一种“时域解耦”策略。该策略利用三亲性表面活性剂(Triton X-100)作为代表性系统,分别在浸润阶段引入弱的相互作用,在包覆阶段引入强的相互作用,克服了氧化石墨烯均匀渗透与还原氧化石墨烯牢固附着的矛盾。这一策略无需复杂的表面预处理,即可将生活中最普通、最廉价的合成或天然织物(如丙纶、尼龙、棉、麻等),低成本地转化为高性能石墨烯电子织物,展现出优秀的普适性,实现了“万物皆可穿戴”。
基于该策略,研究团队在流水线上成功实现了长达200米卷对卷丙纶-石墨烯电子织物的连续化制备。产出的电子织物电导率高达283.1 S m-1,其在导电性和生产规模的综合表现上超越现有竞品两个数量级,同时制备成本降低一个数量级(仅为0.4 US$ m-2)。不仅如此,该织物还全面保留了亲水性、透气性、耐洗性、抑菌性及生物相容性等优异的穿戴性能。实际测试表明,其在涵盖5G/6G频段的宽频电磁干扰屏蔽以及焦耳加热等应用场景下均表现优异。该工作为基于织物的可穿戴电子产品提供了一套可扩展、低成本的通用解决方案,具备直接的工业化落地潜力和商业转换价值。

时域解耦策略

石墨烯电子织物的宏量制备

石墨烯电子织物的可穿戴应用
论文链接:https://doi.org/10.1038/s41467-026-73319-2
文:海洋石墨烯电磁材料创新团队;编辑:曹明;审核:赵卫锋