分层组装技术构建的阻燃摩擦电纱线：兼具机械强度与湿度增强电输出性能的智能消防应用

这篇研究通过分层纺织组装技术开发出具有同轴结构的超智能防火纱线（SIFY），其核心创新在于突破性地解决了摩擦电纳米发电机（TENG）在潮湿环境中性能下降的难题，实现了湿度升高时摩擦电输出不降反升的特性。该材料具备卓越的阻燃性（极限氧指数50.2%）、超高拉伸强度（550.72 MPa）和耐磨性（>12,000次摩擦循环），可同时作为电源和自供电传感器应用于智能消防装备，如手势识别系统和消防绳索，显著提升消防作业安全性。

　　

分层结构设计与性能突破

受耐高温电线启发，研究团队采用湿法纺丝和二维编织技术构建了具有三层同轴结构的SIFY：内层为聚二甲基硅氧烷（PDMS）/镀银铜线组成的可拉伸电极，中层为苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯共聚物（SEBS）与聚磷酸铵（APP）/磷氮阻燃剂（PNFR）复合的防水阻燃层，外层为聚对苯撑苯并二噁唑（PBO）纤维增强层。这种结构设计使材料在燃烧测试中仅产生可忽略的损伤长度，其拉伸强度远超常规芳纶纤维（250 MPa）。

湿度环境下的反常电学行为

传统纺织基TENG在湿度>60%时性能显著衰减，而SIFY在95%相对湿度（RH）下输出电压（V_OC）反而提升53.57%，稳定在25-27 V。机理研究表明，毛细作用使水分沿PBO-SEBS界面扩散，与PBO纤维形成氢键，水分子作为正电材料参与摩擦起电。COMSOL模拟和红外光谱验证了该机制（图S7-S8）。

极端环境稳定性验证

材料在200°C高温下仍保持66.57%的原始V_OC，酒精灯灼烧30秒后电性能无衰减。经12,000次磨损循环或10次洗涤后，V_OC稳定在16-17 V（图5c），功率密度达285.6 mW m^-2（负载900 MΩ时）。

消防场景应用实证

3.5 cm×3.5 cm的SIFY织物可驱动57个LED组成"FIRE"字样（视频S3）。作为手势传感器，其V_OC随接触手指数量呈梯度变化（1指0.23 V至5指3.93 V），响应时间≤371 ms。与芳纶混编的智能消防绳能通过电信号缺失预警磨损风险（视频S5-S6），为高空救援提供实时安全保障。

技术转化前景

该研究突破了传统电子纺织品在极端环境的应用瓶颈，其湿度增强特性、模块化编织工艺（图S15-S16）以及与商业纤维的兼容性，为智能消防装备的产业化提供了新范式。未来需开展实地测试验证大规模生产前的可靠性。