能够在极端高温的恶劣条件下工作的智能纺织品在航空航天、消防、石油工业等方面具有潜在应用。目前的耐高温电子产品通常以硅、碳化硅和陶瓷为基础，这些材料通常是刚性的，具有一个复杂的准备过程。制造能够承受高温的智能纺织品仍然具有挑战性。在这项工作中，研究者在石英织物上印刷了基于多壁碳纳米管 (MWCNT) 的温度和弯曲传感器，以制造耐高温的智能纺织品。我们在 30 至 900℃范围内原位测量了印刷 MWCNT的高温电导率。据报道，温度传感器在 30 至 300℃的温度范围内具有 -1.18 × 10-3/℃的负电阻温度系数 (TCR)。此外，通过在石英织物上印刷超薄 MWCNT 网络，展示了耐高温弯曲传感器。在 600℃煅烧后，传感器保留了良好的灵敏度和出色的稳健性。这项工作为制造耐高温智能纺织品提供了一种简单、简便、廉价的方法。
 

Figure 1. (a) 在石英织物上制造 MWCNT 图案的过程示意图。蓝色方块中的方案说明了多壁碳纳米管在单根石英纤维上的沉积过程。(b) 印刷的 MWCNT 图案的光学图像。
 
 
Figure 2. (a) 石英织物上不同层的印刷 MWCNT 迹线的光学和 SEM 图。(b) 打印的一层和八层迹线的放大 SEM 图。当印刷一层时，多壁碳纳米管在石英纤维上形成松散的网络，但在印刷八层时形成紧密致密的网络。(c) MWCNT 迹线对印刷层的电阻依赖性。
 
 
Figure 3. (a) 石英织物上一层和八层试样弯曲后打印的 MWCNT 迹线的光学图像。八层试样的连续多壁碳纳米管薄膜在弯曲后破裂成小块。(b) 打印的 MWCNT 迹线的 SEM 图：(i) 弯曲前和 (ii) 弯曲后的单层试样；(iii) 弯曲前和 (iv) 弯曲后的八层试样。(c) 一层和八层试件弯曲前后的阻力。单层试件弯曲释放后恢复到原来的值，而八层试件的阻力显着增加。(d) 一层和八层印刷的 MWCNT 迹线的放大 SEM 图。
 
 
Figure 4. (a) TGA 分析和 (b) 干燥 MWCNTs 粉末的 DTG 曲线。（c）在 80℃下干燥的 MWCNT 粉末（p-MWCNTs）和在空气气氛350℃下煅烧的 MWCNT 粉末（c-MWCNTs）的 FTIR 光谱。(d) FTIR 光谱从600到2000 cm^–1的放大轮廓。
 
 
Figure 5. (a) 石英织物上印刷的 MWCNT 迹线的电导率与30至 900℃的测试温度的函数关系。(b) 在 900℃煅烧前后纤维上印刷的 MWCNT 的 SEM 图。
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Figure 6. (a) MWCNT 迹线在不同温度下的电流与电压 ( I-V ) 曲线。(b) 未经处理的 MWCNT 迹线的温度依赖性电导率。(c) MWCNT 温度传感器在空气中 350℃煅烧后加热和冷却循环期间电阻对温度的线性依赖性。(d) 印刷温度传感器的重复性。
 
 
Figure 7. (a) 传感器在不同弯曲角度下的电流与电压 ( I-V ) 曲线。插图显示了弯曲角度的定义。(b) 传感器对增加弯曲角度的弯曲响应性能；传感器在不同弯曲角度的响应值（ΔR/R₀）。(c) 不同弯曲频率下的循环弯曲响应曲线：f = 0.3 s^-1（上）、f = 0.1 s^-1（中）和f = 0.025 s^-1（降低）。(d) 一个响应恢复周期的放大概况。(e) 耐高温织物传感器的循环弯曲测试 3000 次。插图在 50-100 秒和 9750-9800 秒时显示出稳定的可逆响应。(f) 传感器在 10% RH 和 60% RH 下的响应曲线。
 
       相关研究工作由北京服装学院Minxuan Kuang课题组于2022年在线发表在《ACS Appl. Electron. Mater》上。原文：Printing of Carbon Nanotube-Based Temperature and Bending Sensors for High-Temperature-Resistant Intelligent Textiles。

转自《石墨烯研究》公众号