隨科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人們生活水平的迅速發(fā)展，人類健康的監(jiān)測(cè)、防護(hù)和**等方面的需求越來(lái)越高。因此，新型多功能材料體系的發(fā)展在生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域越來(lái)越重要，是具有環(huán)境或刺激響應(yīng)作用的智能材料體系。纖維素基材料不僅來(lái)源豐富、生物安全和環(huán)境友好，而且具有**的力學(xué)性能和可織造性，容易擴(kuò)大化生產(chǎn)和滿足人類生活所需，已成為研究熱點(diǎn)材料之一。然而，目前的纖維素材料大多是絕緣體，限制了其在傳統(tǒng)生物電子器件和新型智能可穿戴紡織品領(lǐng)域中的應(yīng)用。如何發(fā)展簡(jiǎn)便的制備方法，**制備出具有可控構(gòu)造的纖維素基纖維材料及其織物，并賦予其智能響應(yīng)能力，使其在復(fù)雜環(huán)境中具有多重刺激響應(yīng)性能，將具有重要的科學(xué)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

同濟(jì)大學(xué)附屬第十人民醫(yī)院陳峰研究員團(tuán)隊(duì)與北京林業(yè)大學(xué)馬明國(guó)教授、上海大學(xué)張娟教授合作，提出利用3D打印成型的策略制備MXene增強(qiáng)的納米纖維素基智能纖維及可控結(jié)構(gòu)織物。相關(guān)研究論文以”MXene-Reinforced Cellulose Nanofibril Inks for 3D-Printed Smart Fibres and Textiles”為題在線發(fā)表于Advanced Functional Materials（DOI: 10.1002/adfm.201905898），博士生曹文濤。

本研究通過(guò)在納米纖維素水溶液中加入具有較好分散性和導(dǎo)電性的MXene（Ti₃C₂）二微納米材料，獲得了具有良好穩(wěn)定性和流變性的混合溶液。利用納米纖維素水分散液在乙醇中的溶劑交換和連續(xù)化自組裝性，可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)程有序、穩(wěn)定的宏觀尺度復(fù)合納米纖維素膠體纖維的制備，并可以通過(guò)編程和3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)纖維織物形貌的**控制。由于納米纖維素與MXene間存在良好的相互作用力，可以通過(guò)彼此間的嵌合**提高復(fù)合纖維或織物的力學(xué)性能和導(dǎo)電性。研究表明，所制備的智能纖維織物具有**的光和電向熱轉(zhuǎn)換的響應(yīng)能力。隨著近紅外光強(qiáng)度或輸入電壓的提高，纖維織物的響應(yīng)能力越明顯。此外，當(dāng)智能纖維織物被組裝成形變傳感器時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)人體的手指彎曲、手腕彎曲、吞咽、發(fā)音等大幅或微幅運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。這種新型的智能纖維在可穿戴智能紡織品、人體健康監(jiān)測(cè)和人機(jī)界面等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

相關(guān)工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、北京林業(yè)大學(xué)杰出青年人才培養(yǎng)項(xiàng)目、上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)以及寧波市科技創(chuàng)新2025重大項(xiàng)目的支持。