優化靜電紡絲提升纖維電子應用性能

科技日報記者 張夢然

美國賓夕法尼亞州立大學研究團隊開發出一種創新制造方法，通過優化靜電紡絲纖維的內部結構，顯著提升了其在電子應用中的性能。這項技術的出現標誌着可穿戴電子設備領域的一次飛躍，也為開發自供電智能服裝、健康監測及可持續能量收集技術帶來了革命性的突破。

新技術的核心在於一種名為聚偏二氟乙烯—三氟乙烯（PVDF-TrFE）的聚合物。這種材料輕質、柔韌，以其獨特的鐵電、壓電及熱釋電特性而著稱，能夠在受到壓力、彎曲或温度變化時產生電荷，從而為自供電傳感器提供了可能。

研究人員通過調整聚合物溶液的濃度和分子量，改善了纖維的內部結構，使得材料無需高壓處理或複雜的後續處理，即可實現低成本、可擴展生產。

該材料的首個應用是製造口罩。由於這種材料能攜帶電荷，可有效吸引並捕獲空氣中的細菌和病毒，為佩戴者提供更高級別的防護。這僅僅是其潛力的冰山一角，該材料在傳感器和能量收集器領域同樣展現出廣泛的應用前景。

在此基礎上，未來的服裝能夠即時監測穿戴者的心率、血壓等健康指標，甚至在運動時通過收集人體動能來為電子設備充電。這種材料的布狀質地使其比傳統塑料傳感器更加舒適，能夠直接融入服裝中，實現真正的“智能穿戴”。此外，由於靜電紡絲技術非常適合生產大片材，這對於構建高效的能量收集系統尤為重要。

研究團隊正積極探索通過後續處理進一步優化材料性能的方法。目前，靜電紡絲板材的多孔結構雖然有利於空氣流通和輕量化設計，但通過加熱和壓力使其緻密化，可以進一步提高材料的靈敏度和能量輸出效率，為未來的應用開闢更多可能性。

總編輯圈點

這項研究中，我們看到了人機交互與日常物品智能化的未來場景：將功能強大的傳感與能量收集能力直接“編織”進衣物中。這意味着電子設備不再侷限於屏幕與外殼，而是融入生活本身，成為我們身體的延伸。這不僅極大提升了可穿戴設備的舒適性與實用性，更開啓了“無感監測”的新時代——健康數據可在日常活動中被持續、無擾地採集，為個性化醫療和疾病早期預警提供堅實基礎。它真正實現了科技與人類生活的無縫融合，也搭建了未來物聯網和智慧城市的感知神經網絡。