青岛大学考研(青岛大学考研分数线)

青岛大学考研，青岛大学考研分数线

救援绳在应急救援中发挥着不可或缺的作用。随着现代社会的不断发展，救援绳已经从只具备单一机械功能的绳索逐渐发展为多功能的救援绳，以满足不同群体、不同情况和复杂环境中的多样化需求，如恒温性、导电性、反射性、绝缘性等。然而，由于缺乏对例如火灾、湍流等极端危险信号的主动预警机制，通常导致救援工作陷入困境。因此，急需开发具有主动响应功能的的智能救援绳，用于各种极端救援环境下的应用。

青岛大学田明伟教授、曲丽君教授、He WenZhan等人将纤维基锌电池（FZB）和传统的绳索整合在一起，开发了一种智能自供电绳索（SSR），其具有理想的电化学性能（比容量为31.1 mAh cm-3，1000次循环后的循环稳定性为81.95%）。此外，作者将可漂浮的自供电绳（FSSR）和热电自供电绳（TSSR）在极端环境下进行了演示，表明它们在实际的水/火救援中的潜在应用。这项工作通过对纤维基锌电池和救援绳索的整合，成功实现了救援绳的智能主动响应，大大缩短了救援时间，保护了人体的安全和健康，为应急救援中的智能绳索构建提供了一个有效的策略。该研究以题为“A Smart Self-Powered Rope for Water/Fire Rescue”的论文发表在《 Advanced Functional Materials》上。

【SSR的制备及其电性能】

作者利用自制的连续电化学沉积法，在棉条纤维（SF）和石墨烯涂覆棉条纤维（G/SF）上分别沉积了聚苯胺（PANI）纳米线和锌纳米片。然后作者将PANI沉积的G/SF阴极与镀锌的SF阳极配对，得到连续纤维基锌电池（FZBs），最后用PVDF薄膜封装。在连续编织过程中，FZBs被用作轴向纱线，而芳纶纤维和超高分子量聚乙烯纤维被选作编织纱线，它们分别赋予了SSR以热导性和漂浮性。因此，集成的SSR可以在火场或海上救援中实现准确的救援定位，有效地缩短搜索时间。所制备的FZB表现出理想的比容量（31.1 mAh cm -3）、卓越的能量密度（33.5 mWh cm -3）和出色的循环稳定性（1000次循环后81.95%）。此外，受益于柔性编织技术，输出电压窗口和电容被高度调整，以满足电子产品的需要。

图1 SSR的制造

图2连续纤维基电极的表面形态

【FSSR的水上救援应用】

由于超高分子量聚乙烯纤维拥有比水更低的密度，由PVDF薄膜封装的FSSR可以漂浮在水面上为电子装置供电。为了满足实际应用中的能量和功率需求，FZB可以通过并联和串联的方式来扩大容量和电压窗口。与单体电池相比，在相同的电流密度下，基于三并联的FZBs表现出几乎三倍的容量。通过增加电池的长度，SSR的电压窗口可以不断扩大，六串一的装置显示出六倍宽的电压窗口（4.2-10.2V）。因此，由于出色的稳定性和卓越的可扩展性，FSSR具有工业生产的潜力。为了演示，作者制造了一个基于三并联FZB的FSSR，为漂浮在水上的 “SOS “指示器供电。在实际应用中，当海员在海上遭遇海难时，”SOS “可以通过浮动电源被点亮以传递信息。此外，在需要时，FSSR也可以作为绳子使用。结果表明，FSSR在海洋救援领域具有潜在的应用前景。

图3 FSSR的应用

【MI-DEG的耐久性和应用演示】

TSSR是基于芳纶纤维相互交织而设计的，芳纶纤维具有优良的耐火性，它有效地为火场中的能源装置提供了消防保护外层。因此，作者开发了一种基于TSSR的智能可穿戴火灾报警系统，其可以有效地通过TSSR来监测温度变化，从而在检测到高温时发出警报。该系统还可以提醒消防员在极端火灾环境中的危险，同时提供精确的定位，这将有助于救援人员在火灾情况下搜索和救援被困人员。作者进一步研究TSSR的电化学性能和热稳定性，发现单个TSSR可以保持正常的充电和放电过程，相应的电容在暴露于火焰时几乎保持不变。燃烧试验表明，在暴露于火焰60秒后，TSSR仍然能保持供电长达20分钟，表明其出色的防火性能和稳定的电化学性能。

图4 TSSR的性能和应用

总结：作者通过自制的连续电化学沉积和工业化编织技术制造了一种智能自供电救援绳，它具有理想的比容量31.1 mAh cm-3，卓越的能量密度33.5 mWh cm-3和出色的循环稳定性81.95%（1000次后）。此外，作者还展示了两种形式的多功能自供电绳，包括可漂浮的自供电绳和热电自供电绳，以表明其在实际应急救援中的潜在应用。该工作表明，纤维状电池与传统绳索的成功结合，意味着向实现用于应急救援的智能绳索又迈进了一步。

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202210111

来源：高分子科学前沿

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