从预制棒到纤维的热拉工艺具有保持横截面结构和能有获得延伸长度达千米的纤维等优势。但是弹性体等软材料与热拉工艺不兼容，并且由于弹性体在高温下的低模量、低粘度和高粘附性，纤维几何形状难以保持。新加坡南洋理工大学的Mengxiao Chen等人的研究文章“Self-powered multifunctional sensing based on super-elastic fibers by soluble-core thermal drawing”在期刊nature communications上发表，报道了一种通用的可溶芯纤维制造方法。该方法与从预制棒到光纤的热拉拔工艺相兼容，打破了传统热拉拔技术对聚合物材料选择的限制，使其进一步扩展到低粘度范围，因此可以将广泛的低粘度功能材料（例如，合成的自修复凝胶）制备纤维。
该团队基于该可溶芯纤维制备工艺成型了一种具有出色拉伸性能的TENG纤维。其制备过程如图1所示，第一步是将SEBS包层和PVA芯共同热拉伸成细纤维，第二步则是将PVA芯溶解以获得中空的SEBS管状纤维，最后将液态金属渗透到该中空SEBS纤维中，从而获得TENG纤维。该纤维具有出色的拉伸性，在1900%应变下仍然具有导电性，并且可以承受1.5公斤的载荷从0.8米高度自由落体的冲击。
图 1 热拉法制备的超弹性导电纤维
此外，由于该纤维具有超高的柔韧性和拉伸性，可适应各种规则或不规则形状的表面，并能够在突然变形和强烈的外部冲击下保持稳定的传感性能，非常适合监测运动表现和训练。如图2所示，该团队在棒球手套上构建了一个2D纤维网来定位不同接球速度的击球点，在足球上构建一个3D纤维网来执行球坐标的传感功能。
图 2 纤维应变传感器的工作机制
总之，该团队提出了一种可溶芯的纤维制造工艺，并采用该工艺制备了一种中空SEBS纤维，并且通过向中空纤维中注入液态金属，获得了一种超弹性导电TENG纤维。该纤维可以附着在2D和3D表面上，作为自供电传感器，并且能够承受强烈和突然的冲击。这种新提出的制造工艺以及与TENG的结合为实现各种纤维内结构提供了更多可能性，并提供了一种将软材料电子器件引入热拉伸纤维的可行途径，为进一步大面积高维器件集成提供了更多空间。
参考文献：
Chen, M., Wang, Z., Zhang, Q. et al. Self-powered multifunctional sensing based on super-elastic fibers by soluble-core thermal drawing. Nat Commun 12, 1416 (2021)
DOI:10.1038/s41467-021-21729-9
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