纺织基柔性触觉传感器及可穿戴应用进展北大核心CSCD

触觉传感器是智能可穿戴设备和人机交互领域的重要研究方向,引起了人们广泛的关注。传统刚性材料的触觉传感器普遍存在坚硬且不适合穿戴交互等瓶颈问题,限制了其在可穿戴领域的应用。纺织基柔性触觉传感器由于其高灵敏性、柔软性和可穿戴性成为触觉传感材料的首选。本文综述了几类纺织基柔性触觉传感器的原理和应用,包括电阻式、电容式、压电式和摩擦电式。结果表明:纺织基柔性触觉传感器由于其特殊的纺织结构,有优异的线性度、灵敏度、耐久性和稳定性。高灵敏性、耐久性和可穿戴性是纺织基柔性触觉传感器的优势和重要发展方向。     

纤维材料与可穿戴技术的融合与创新

针对目前柔性智能可穿戴领域面临的产品功能单一、续航能力低、穿着舒适性差及三维扭曲形变时与人体贴合性不佳等问题,研究了基于纺织、材料、电子、通信、生物、能源及环境等多学科交叉领域的柔性智能可穿戴纺织品,分析了纤维基柔性智能可穿戴器件的制备方法、组成结构、三维形变与性能之间的关系。综述了近年来可 穿戴技术与产品的研究进展及纤维材料在柔性应变传感器、有机电化学晶体管基生化传感器、超级电容器、微生物燃料电池等柔性智能可穿戴领域的最新应用,指出可穿戴技术与纺织材料的融合是可穿戴产品发展的必然趋势和客观需求。     

纺织材料基可穿戴柔性应力/应变传感器的发展及应用

从柔性纤维、纱线、织物作为传感部件的角度,系统探讨了基于纺织材料的应力/应变传感器的设计方法、性能及应用。从拉伸性能、疲劳寿命和变形过程中电阻的相对变化等方面对其进行了评价,比较了传感器的灵敏系数、应变范围及稳定性等的优缺点。介绍了纺织材料基柔性传感器在人体运动、生命健康监测等领域的研究现状和发展趋势。认为未来开发具有高应变范围、灵敏性及稳定性的纺织力学传感器将是一个重要发展方向,并提出可以通过结构优化、使用新材料等方法来实现的建议。     

自供电纺织基柔性应变传感器研究进展北大核心CSCD

将纺织品与能源收集器和传感器相结合,为物联网时代人体可穿戴电子产品提供一种持续、环保、可穿戴的能源解决方案。本文根据不同的自供电原理将纺织基自供电传感器主要分为摩擦电型、压电型、热电型三大类,综述了近年来自供电纺织基柔性传感器的研究进展,分类介绍它们的供电原理、结构制备、材料选择、应用场景等,总结了目前纺织基柔性传感器在电子皮肤领域的研究进展,并对纺织基柔性传感器存在的问题和前景进行讨论。     

针织结构柔性传感器的设计开发与应用研究

以针织结构传感器为研究对象,从导电纤维的制备、纺织结构传感器的传感机制、针织结构柔性传感器的针织结构设计以及传感织物的应用等方面,讨论柔性传感织物的材料选择、结构设计、应用前景及存在问题,综述针织结构柔性传感器的设计开发及应用情况,为纺织材料在柔性智能可穿戴领域的进一步应用研究提供参考。     

纺织基柔性压力传感器研究进展

智能纺织品可以与穿戴者或者环境进行数据跟踪和交流,这在健康监测、健身,以及公共安全等领域都具有非常广泛的应用前景。以纺织基柔性压力传感器的工作原理、常用材料、制备方法为分类依据,基于国内外最新研究成果介绍纺织基柔性压力传感器的研究进展以及最新应用,指出纺织基柔性压力传感器目前仍面临的挑战,如耐用性、生物安全性、洗涤稳定性等。并提出未来基于纺织品的压力传感器在人体运动健康监测、电子皮肤、医疗、机器人等领域的应用会越来越广泛。     

织物基柔性传感器研究进展

纺织品可穿戴柔性传感器具有质量轻、制备成本低、透气性好等优点,已成为可穿戴电子产品不可或缺的一部分。根据近年来织物基柔性传感器的研究进展,文章从针织物基柔性传感器、梭织物基柔性传感器和非织造布基柔性传感器3方面,综述织物基柔性传感器的制备、性能和应用领域,并对柔性传感器性能、尺寸、数据采集和处理能力的发展前景进行展望,为织物基柔性传感器发展提供新思路。     

纳米纤维基力学传感器研究及应用进展

文章旨在对纳米纤维传感器在柔性力学传感领域的应用进行综合和总结。首先，介绍了柔性力学传感器的基本原理和应用背景；其次，重点讨论了纳米柔性纤维传感器的制备方法和关键技术，包括纳米纤维的制备工艺和纤维的功能化改性方法，并探讨了改性纳米纤维的电学性能和力学响应之间的关联关系，阐述了纳米纤维在力学传感器中的作用机制，明确了纳米纤维在传感器的灵敏度提升、力学支撑、快响应速度等方面的重大意义。随后，系统总结了近年来纳米纤维基力学传感器在医疗诊断、运动监测、人机交互、电子皮肤等领域的应用进展，为柔性传感器的发展提供了理论与实践参考。最后，对纳米柔性纤维传感器的未来发展方向进行了展望。     

柔性传感器在纺织服装上的应用

为满足人们对智能服装日益增长的需求,针对柔性传感器在智能服装中的应用,详细介绍了电容式、压阻式、压电式、电感式及光纤式感知机制下的柔性传感器及其新型材料的制备技术,总结了国内外柔性传感器与纺织服装结合后在人体监测、医疗保健及生活娱乐方面的研究成果及应用。指出了柔性传感器在纺织服装实际应用中所面临的材料耐久性、结构稳定性及测量数据精确度的挑战,并对柔性传感器制作工艺、数据采集和处理能力的发展前景进行展望,为纺织服装产业创新转型提供新方向和新思路。     

绒面织物基摩擦电式压力传感器的制备及其应用

传统压力传感器普遍存在可穿戴性差、电源供电不便等瓶颈问题，限制了其在可穿戴领域的应用，因此，研发具有柔性可穿戴和自供电功能的传感器是亟需突破的新策略。受冬季绒面衣物与人体摩擦易产生静电的启发，将摩擦纳米发电技术与柔性纺织材料相结合，提出了一种基于纺织结构的新型摩擦纳米发电机。以不同绒面织物作为摩擦层材料，制备了一种摇粒绒织物基摩擦电式自供电压力传感器(f-TENG),研究绒面结构类型对摩擦电输出性能的影响规律。f-TENG的绒面结构和高比表面积赋予了其良好的可水洗、连续化生产、低成本的特点，以及出色的电输出性能(40 V,5 cm×5 cm),可以点亮50个串联的LED灯泡。f-TENG可被用于多种应用场景中，采集人体运动的能量产生电信号，展示了纺织品在自供电智能可穿戴设备方面的应用潜力。     

导电复合纤维基柔性应变传感器的研究进展

为促进导电复合纤维在柔性应变传感器领域的应用,从导电材料和柔性基体的结合方式出发,对传感器的制备方法进行综述分析,其制备方法主要分为3类,包括导电材料/柔性基体匀质复合纤维、导电材料包覆柔性纤维和柔性基体包覆导电纤维。在此基础上,对3类导电复合纤维传感器的性能进行比较分析,总结了各导电网络的传感性能。分析发现纤维的形变行为和导电网络的压阻效应决定了传感器的应变性能和敏感性,导电材料和柔性基体的界面作用是影响传感器稳定性和耐久性的关键因素,复合纤维及纤维集合体和多重导电的网络结构的研发有利于高性能传感器的开发。最后,介绍了导电纤维柔性应变传感器的应用情况和发展趋势,并提出了今后的研究方向。     

高灵敏超压缩生物基炭化材料柔性压力传感器的制备及其性能

为获得灵敏度高、响应范围广和环境友好的柔性力学传感器,以巴尔杉木为基材,采用自上而下的炭化木材技术,制备了聚氨酯/炭化木气凝胶复合导电材料,并利用聚氨酯浸泡处理方法提高炭化材料的压缩性和回弹性.使用扫描电子显微镜等仪器表征了炭化前后木气凝胶的表观结构、热稳定性、力电学性能及其柔性压力传感器的传感性能.结果 表明,炭化木...     

针织应力传感器的研究与应用进展

针织应力传感器是一种具有导电性能的纺织材料,作为服装面料时可随人体运动产生显著变形,将织物变形转换为电信号,利用针织应力传感器制备的服装可用于人体日常无感监测。文章从针织应力传感器的传感机理、制备方式及传感性能方面综述了针织柔性传感器的研究现状,从导电纱线、力学模型与性能参数设计方面探讨了当前针织应力传感器存在的主要问题,并阐述了针织应力传感器在人体生理信号监测及运动方面的应用,通过前期的研究对未来针织应力传感器的发展趋势进行了预测。     

柔性电子织物的构筑及其压力传感性能

针对薄膜基、凝胶基柔性传感器的透气透湿性差、穿着舒适性低等问题,提出一种基于压阻效应的柔性电子织物制备策略,构筑以1+1罗纹导电织物电极层、MXene改性棉织物中间导电层为基础的结构模型,缝纫复合各功能层形成三明治结构柔性电子织物,研究其可穿戴舒适性能及传感性能,阐述其未来工业化生产的潜力。结果表明：全纺织基柔性电子织物在低压力范围(0～3 kPa)内的灵敏度约为0.409 5 kPa^-1,具有较好的线性度;2 g砝码可使其电阻变化率超过3%,具有较好的低压监测性能;响应时间小于50 ms,足以用于人体运动信号监测;在8 000次施压循环后仍保持稳定的电阻变化,表现出优异的耐久性;此外,兼有较佳的热湿舒适性,其透气率为270.49 mm/s,透湿率为3 420 g/(m²·24 h)。柔性电子织物对人体动态信号有优异的识别能力,在运动训练、医疗保健及军事防护等领域具有广阔的应用前景。     

碳纳米线的拉伸应变传感特性

为开发用于三维编织复合材料原位结构健康监测的碳纳米线传感器,建立了碳纳米线应变传感实验系统,通过纵向拉伸实验,分析了碳纳米线的机械性能（应力和应变）和电性能（初始电阻和应变灵敏系数）之间的关系,并对性能参数进行了Weibull 统计分析,系统研究了碳纳米线的应变传感特性。结果表明：纵向拉伸负载期间,碳纳米线相对电阻变化与应变呈现良好的线性关系;碳纳米线具有与传统应变监测相当的应变灵敏系数,适合用于检测破坏极限应变远小于碳纳米线应变（碳纳米线的破坏应变均值10％,最小值为2.5％）的复合材料的损伤,是复合材料结构健康监测传感器的良好候选材料。     

棉/Ti3C2导电纱制备及其电容式压力传感器的性能

为了探究类石墨烯二维结构材料(MXene)与天然纤维的结合效果,及其所得导电纱线在柔性电容式传感器中的应用情况,以一种新型二维过渡金属碳化物Ti₃C₂为导电材料、以棉纱为基体纤维,实现了导电纱线的连续化制备;然后以此导电纱线为电极、以横编间隔织物为介电层,设计了一款电容式压力传感器。研究了处理时间对纱线微观形貌、结合效果以及导电性能的影响;分析了该压力传感器的力学性能与电容特性。实验结果表明:随着处理时间的延长,Ti₃C₂材料与棉纱复合得到的纱线电导率可达0.872 S/cm;制备的传感器压缩回复性好、电容特性显著,灵敏度最高达到0.028 kPa^-1,能在150 ms内对压力快速响应,200次压缩循环中展现了良好的耐久性与稳定性。     

二维过渡金属碳/氮化合物复合纤维在智能可穿戴领域的应用进展

针对传统纤维难以满足当前智能可穿戴设备需求,现有复合纤维大都不能兼具导电性能好、力学性能优、储能特性强等问题,归纳总结了一种新型二维过渡金属碳/氮化合物(MXene)复合纤维在智能可穿戴领域中的研究进展。首先从纤维制备角度介绍了MXene复合纤维的制备方法,包括涂覆法、双辊法、静电纺丝法和湿法纺丝法等,并分析了各种方法的优劣;然后对制备的MXene复合纤维在现阶段电磁屏蔽、超级电容器、柔性传感器等领域的应用进行系统介绍;最后对MXene复合纤维在智能可穿戴领域的未来发展进行展望,为新一代导电性高、力学性能优异、高能量储存复合纤维的研究提供新的思路。     

喷墨打印导电墨水及其智能电子纺织品研究进展

为进一步推动印刷电子技术在纺织领域的应用并拓宽智能电子纺织品的应用领域,简要介绍了喷墨打印技术的电路印制过程和导电墨水组成;从当前喷墨打印技术中导电墨水存在的主要问题出发,详细综述了国内外导电墨水中金属系、碳系、高分子系导电组分的研究进展。以纺织基电子器件的柔性应用为出发点,主要介绍了喷墨打印技术在柔性导电器件、智能传感和能源采集与转换等应用领域的研究进展,为基于喷墨打印技术的智能电子纺织品的发展提供了理论与实践参考。最后,对印刷电子技术的技术要素、技术发展和应用前景等方面进行了总结与展望,指出智能打印及柔性应用是其未来的发展方向。     

聚多巴胺修饰还原氧化石墨烯/聚吡咯导电织物的制备及其传感响应特性

为改善导电织物导电层与织物间的界面黏附性,构建有效接触的导电网络,提升传感响应特性,采用聚多巴胺(PDA)对涤纶/氨纶针织物表面进行修饰,制备以还原氧化石墨烯(RGO)和聚吡咯(PPy)为导电层的柔性传感器。借助傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜、自制KTC传感测试盒、四探针方阻测试仪、万能拉伸试验机等对导电织物进行表征与分析。结果表明：经PDA修饰后的织物与RGO/PPy间的界面黏附性有明显改善,所构建导电网络更为连续,相较于未修饰的导电织物具有更好的耐久性和耐磨性;该织物柔性传感器的拉伸范围在0%～130%之间时,灵敏度增加至39.1,响应时间为0.06 s,可准确识别人体关节运动。