2022年2月5日，國際著名期刊《德國應用化學》（Angewandte Chemie）線上發表了西北工業大學化學與化工學院顧軍渭教授團隊完成的題為“Multifunctional Wearable Silver Nanowire Decorated Leather Nanocomposites for Joule Heating, Electromagnetic Interference Shielding and Piezoresistive Sensing”的研究論文。
具有焦耳發熱、電磁遮蔽和應力應變感測等功能的智慧可穿戴電子裝置在能量轉換、電子面板和人工智慧等領域具有重要的應用價值。銦錫氧化物（ITO）由於其低電阻和高透明特性已被廣泛用於可穿戴電子裝置，然而其低柔性、高脆性、慢速電熱響應和複雜的製備工藝等缺點嚴重限制了在很多領域的應用。以聚合物彈性體如聚二甲基矽氧烷（PDMS）、聚氨酯（PU）、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）等為柔性基體制備可穿戴電子裝置成為最近的研究熱點，但存在柔軟度和生物相容性低、與人體面板長期接觸時透氣性和穿戴舒適性差等問題。且目前常用的製備方法如浸塗、層層（LBL）組裝、冷凍乾燥和化學氣相沉積（CVD）等存在製備工藝複雜、成本高、材料結構及工作效能穩定性差等問題。此外，將焦耳發熱、電磁遮蔽和應力應變感測等多種功能集成於可穿戴電子裝置一體也是亟待解決的技術難題。
針對以上問題，西北工業大學化學與化工學院馬忠雷副教授和顧軍渭教授以天然皮革為基體，透過簡便高效的真空輔助抽濾工藝製備了兼具視覺化焦耳發熱、電磁遮蔽和壓阻感測功能的多功能層級結構AgNW/皮革複合材料，在能量轉換、電子面板和人工智慧等領域具有良好的應用潛力。高導電AgNWs在真空輔助抽濾的作用下進入皮革肉面的多孔結構中，與膠原纖維束形成物理相互纏繞和氫鍵相互作用，並構築形成高效的3D導電網路。在2.5g/m2的低AgNW面積密度下，AgNW/皮革複合材料在2.0V低外施電壓下的焦耳發熱溫度達到108°C，EMI SE達到55dB，方阻僅為0.8Ω/sq，且在人體動作識別中表現出高靈敏的壓阻感測能力（響應時間小於50ms）。AgNW/皮革複合材料還擁有優異的耐熱性（熱降解溫度為300°C）、拉伸強度（16.7 MPa）、疏水性和工作穩定性。
圖1 層級結構AgNW/皮革複合材料的視覺化焦耳發熱效能
圖2 層級結構AgNW/皮革複合材料的電磁遮蔽效能與機理
圖3 層級結構AgNW/皮革複合材料的壓阻感測效能與機理
西北工業大學化學與化工學院馬忠雷副教授為第一作者，陝西科技大學化學與化工學院向小蓮為共同第一作者，通訊作者為西北工業大學化學與化工學院顧軍渭教授。本研究工作得到了國家自然科學基金（U21A2093和51903145）、陝西省自然科學基礎計劃傑出青年基金專案（2019JC-11）、中央高校基本科研業務費資助專案（D5000210627）、陝西省輕化工助劑化學與技術協同創新中心開放基金專案（XTKF-2020-04）、高分子電磁功能材料陝西省“三秦學者”創新團隊以及2021年度博士論文創新基金（CX2021107）的資助和支援。
