韩国科学技术高级研究院：多孔纳米纤维膜用于高灵敏度热致变色传感器

热致变色传感器为用肉眼监测局部温度提供了直观和实时的解决方案。但是，传统的热变色传感器通常使用溶液型或致密薄膜型平台，当暴露大量的染料分子到表面时，导致灵敏度低和响应速度缓慢。理想的热变色传感器应该设计具有高多孔结构，能够支持热变色染料的高密度负载，从而最大限度地减少对颜色表达的筛选。

近日，韩国科学技术高级研究院Il-Doo Kim教授团队开发了一种通用且低成本的合成平台，利用静电纺丝技术制备基于纳米纤维 (NF) 的热致变色传感器，以提高灵敏度、准确性和与可穿戴设备的高度兼容性。静电纺丝可用于制造由用热致变色染料固定的 1D NFs 组成的多孔膜（图 1aii，b）。基于 NF 的热致变色传感器的质量受染料颗粒的尺寸、形状和含量以及聚合物类型、纤维直径、膜厚度和主体聚合物 NF 排列的影响。在这个 NF 系统中，作者发现孔隙率和透光率是高热致变色灵敏度的关键因素。

此外，除了传统的薄膜形式外，这种热致变色 NFs 膜还可以生产多种不同的形态。系统地设计了NFs的排列方式，即随机排列(x-y垂直排列)和纱线型排列(z轴扭转)，通过调节电场的空间分布来研究纳米纤维结构的影响，包括NF密度和孔隙率对热变色传感的影响。研究结果表明，与致密薄膜型传感器在 31.6–42.7 °C 下相比，基于 NF 的多孔传感器膜的热致变色灵敏度 (ΔRGB) 提高了 2 到 5 倍。这归因于染料在整个多孔 NF 结构中的均匀分布（≈95.7%），其表现出优异的透光率，比薄膜型传感器高 10-30 倍。通过将NFs薄膜定制成口罩、贴片和手环的形式，进一步展示了基于NF的热变色传感器作为可穿戴设备的潜力。

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