棉纤维与再生纤维素纤维的电学及介电特性对比研究：以聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维为参照

来自国内的研究团队针对天然与合成纤维的电学性能差异问题，系统比较了棉纤维（Cotton）、再生纤维素纤维（Regenerated Cellulose）和聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维（PET）的介电常数（εr）与导电率（σ）。研究发现纤维素基纤维在湿态环境下呈现显著极化特性，其介电损耗因子（tanδ）较PET纤维高2-3个数量级，为可穿戴电子设备的柔性基底材料选择提供了关键参数。

　　

这项研究深入解析了三种典型纤维材料的电学行为：天然棉纤维、人工再生纤维素纤维和石油基聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维。通过宽频介电谱测试发现，纤维素基材料在10²-10⁶ Hz频率范围内表现出明显的界面极化效应，其介电常数(ε_r)可达PET纤维的50倍以上。特别有趣的是，当相对湿度(RH)升至80%时，棉纤维的直流电导率(σ_DC)会骤增10⁴倍，这归因于纤维素分子链上羟基(-OH)的水分子吸附作用。相比之下，疏水性的PET纤维即便在95%RH环境下仍保持稳定的绝缘性能。这些发现为智能纺织品中的湿度传感元件设计提供了重要启示——纤维素类纤维更适合制作响应型电子织物，而PET纤维则是封装保护层的理想选择。实验还采用开尔文探针力显微镜(KPFM)直观展示了不同纤维表面的电荷分布差异。