近日，纳米材料领域权威期刊《Nano-Micro Letters》（IF=26.6，中科院1区TOP期刊）在线发表了我校纺织科学与工程学院于志财特聘教授课题组在消防服用自供电火灾预警电子纺织品研究方面取得的重要进展—“Temperature‑Arousing Self‑Powered Fire Warning E‑Textile Based on p–n Segment Coaxial Aerogel Fibers for Active Fire Protection in Firefighting Clothing”。武汉纺织大学为该论文第一署名单位，这也是我校首次以第一单位在该期刊发表研究论文。纺织科学与工程学院教师何华玲博士为该论文第一作者，2021级硕士研究生秦怡为共同第一作者，通讯作者为于志财特聘教授。该研究得到了先进纺纱织造及清洁生产国家地方联合工程实验室、国家先进功能纤维创新中心项目的资助。论文链接：https://doi.org/10.1007/s40820-023-01200-8.
高温火场环境中对消防服装所承受温度的实时、精准监测，避免防护服装高温热损伤，确保消防员操作安全意义重大。自供电柔性火灾预警材料的设计制备是消防服用可穿戴电子设备领域的热点研究方向之一。其中，热电纤维具有大长径比，可三维弯曲覆盖人体表面，透气透湿，可洗涤和温度感知等优点成为首先材料。然而，受限于金属电极连接p型与n型热电纤维或热电粒子与绝缘纺丝液的混合，导致其表现出大接触电阻和低输出性能，从而降低了在实际火灾预警应用中的精准温度感知能力。
为解决上述问题，该研究提出了一种具有同轴核壳结构连续交替排列的p-n型热电气凝胶纤维制备技术，实现了柔性纤维内热电器件的p-n串联，解决了热电纺织品繁琐的p/n组装问题。本研究采用同轴湿法纺丝策略，以n型Ti3C2Tx MXene和p型MXene/SWCNT-COOH作为核层，芳纶纳米纤维(ANFs)为壳层，制备出机械和热电性能良好的p-n连续交替分段式热电气凝胶纤维。高性能ANFs壳层在提升MXene可纺性的同时，大大增强了MXene基纤维的力学性能及环境稳定性。进一步，将该纤维编织到具有一定厚度的芳纶织物中，在织物的厚度方向进行热电臂之间的电串联及热并联，构建了三维立体热电织物。该热电织物的发电方向为织物的厚度方向，实现了垂直平面方向热能的有效利用。另外，根据输出的热电电压与温度之间的线性相关性，在火场环境下，该热电织物可对消防服装表面温度进行实时、精准监测，为消防服用自供电火灾预警电子纺织品的设计制备提供了一条新思路。
于志财/何华玲课题组长期从事纤维基火灾预警柔性传感器的开发与应用研究，该工作是团队近期在柔性自供电火灾预警传感器方向的最新进展之一，是前期研究工作ACS Nano, 2022, 16:2953-2967 (ESI高被引论文)、Chemical Engineering Journal, 2023, 460:141661 (ESI高被引论文)、Composites Part B: Engineering, 2022, 247:110348、Carbohydrate Polymers, 2021, 255:117485的延续。
