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综述:磁响应智能纤维:纳米工程材料与多功能集成在先进应用中的研究
《Materials Horizons》:Magnetically responsive intelligent fibers: nano-engineered materials and multifunctional integration for advanced applications
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年09月19日 来源:Materials Horizons 10.7
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磁性智能纤维通过集成磁性材料实现远程驱动与实时传感,在可穿戴电子、软体机器人等领域潜力巨大。本文系统综述了磁性材料选择、多物理场耦合机制(磁-机/磁-电/磁-光效应)、规模化制备技术(挤出印刷/磁场对齐/表面改性)及产业化挑战(分散性/生物相容性/动态稳定性),并展望了多功能纤维集成与自适应系统的发展方向。
磁响应智能纤维是一类新型智能材料,它们将磁性组件集成到柔性纤维系统中,实现了远程操控、实时传感以及在外部磁场作用下的自供电运行。凭借其灵活性、适应性和多功能性,这类纤维在可穿戴电子设备、软体机器人、生物医学设备以及能量收集领域具有广阔的应用前景。本文综述了这类纤维在设计、制备和应用方面的最新进展。我们总结了用于纤维集成的磁性材料,包括铁氧体、金属合金、稀土化合物和二维材料,并重点介绍了它们的结构和磁性能。文章探讨了磁机械效应、磁电效应和磁光效应等多物理耦合机制,这些机制是实现智能响应的基础。同时评估了多种制备策略(如基于挤压的打印技术、磁场辅助对齐和表面改性)在可扩展性、分辨率和材料集成方面的优势。此外,还讨论了商业化过程中面临的关键挑战,如材料分散性、生物相容性以及在动态条件下的机械稳定性问题。最后,文章指出了未来的研究方向,即开发兼具多种刺激响应特性的多功能纤维,并将其集成到自适应系统中。本文旨在为磁响应纤维技术的发展提供理论框架,激发未来在该领域的创新。
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