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。     

纺织基柔性力学传感器研究进展

针对纺织基柔性力学传感器成型构筑机理、传感响应原理、应用领域不明确、不清晰等问题,系统综述了近几年国内外纺织基柔性力学传感器的制备、性能及应用的研究,并分别分析了纺织基电阻式力学传感器、电容式力学传感器在人体运动、生命体征检测及人机交互等领域的应用优势。结果表明：一维纤维状传感器和二维织物传感器因其结构可变化性、组合可设计性等特点成为主要的纺织基传感器结构,传感器具有理想的线性度、迟滞性、重复性、灵敏度、稳定性等特性。高导电性、高弹性及回复性、高灵敏性和耐久性是纺织基柔性力学传感器的重要发展方向。     

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。     

纺织基应变传感器在健康监测领域的研究进展

纺织基应变传感器因高灵敏度、透气性、可穿戴舒适性和可连续监测等特点,在健康监测领域具备广阔的应用前景,如人体生理信号监测、运动与姿态监测以及远程医疗保健等。针对目前应变传感器透气性、舒适性差,无法满足人体日常穿戴等应用难题,以纺织基应变传感器为研究对象,系统综述了近几年纤维基、纱线基、织物基3种类型的应变传感器及其在健康监测领域中的研究进展,同时分析讨论了纺织基应变传感器存在标准化难,兼容性、稳定性、耐洗性差等问题,指出未来纺织基应变传感器的主要发展方向应聚焦于高集成化及多功能化,并借助人工智能等技术实现远程医疗及个性化健康管理。     

蚕丝基葡萄糖传感器研究进展北大核心CSCD

葡萄糖传感器是糖尿病人监控血糖浓度的必备工具。基于柔性基底开发可用于实时监测的柔性葡萄糖传感器是近年来研究的热点,也是未来应用发展的重要方向。蚕丝具有优异的力学性能、生物相容性及生物可降解性,以蚕丝及蚕丝蛋白与导电活性物质复合开发的柔性葡萄糖传感器展现出优异的传感性能及出色的长期稳定性。本文通过对基于丝蛋白、丝纤维、蚕丝织物开发的蚕丝基葡萄糖传感器的研究进展进行综述,对比所开发的蚕丝基葡萄糖传感器的传感性能,分析其特点及作用机制,并展望蚕丝基葡萄糖传感器在柔性可穿戴传感器领域的发展前景。     

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。     

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。     

自供电螺旋纤维应变传感器在呼吸健康领域颇具潜力

近日,中国科学院北京纳米能源与系统研究所王中林院士、董凯副研究员等人开发了一种自供电螺旋纤维应变传感器(HFSS),可以响应小于1%的微小拉伸应变。研究人员选择商用镀银尼龙纤维作为电极,将聚四氟乙烯纤维(PTFE)和尼龙纤维作为摩擦电材料。他们通过包覆核壳纤维法将PTFE缠绕的镀银尼龙纤维(PTFE/Ag编织纤维)和尼龙缠绕的镀银尼龙纤维(尼龙/Ag编织纤维)交替缠绕在可拉伸的基材纤维上。PTFE纤维或尼龙纤维用作外壳纤维,镀银纤维用作芯纤维。壳纤维缠绕在芯纤维周围,并在收紧套筒中相互交织,最后通过多轴纤维缠绕机制造芯壳纤维。两个摩擦电层(PTFE和尼龙)的接触分离可以通过传感器的拉伸释放运动来实现。在拉伸过程中,螺旋结构沿纵向伸长,相邻的尼龙和PTFE发生分离,直至达到最大拉伸应变。     

纺织结构传感器的研究进展

以传感原理为分类依据,介绍用于可穿戴计算的纺织结构传感器的测量原理和纺织结构再现形式,指出它们存在的优缺点和需要进一步深入研究的几个问题。     

纺织基柔性吸波超材料研究进展

电磁污染等问题日益严峻,超材料的出现为操控以及防治高频段电磁波危害提供选择。近年来,对于超材料研究逐渐从刚性转向柔性,柔性超材料在应用上更具灵活性。纺织品作为具有特定性能的基础材料,由于其密度低、机械性能优良以及可设计性等特点,在电磁波防护和控制中得到广泛应用。纺织基超材料在电磁屏蔽领域具有广阔发展前景,文中以纺织基超材料加工工艺为分类依据,综述近年来纺织基柔性吸波超材料研究进展,对比总结各种工艺优缺点,为今后纺织基超材料进一步研究提供参考。     

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...     

柔性可穿戴纺织传感器的研究进展

为了促进纺织传感器向柔性化、微型化、智能化和多功能化方向发展,对纺织传感器的分类、材料特性和制备方法进行综述,重点分析压力传感器、光纤传感器、生物传感器、温湿度传感器的应用现状,并对今后的研究提出展望。指出,纺织传感器是可穿戴设备实现智能化的核心装置,高质量的传感器具备灵敏度高、响应时间短、柔韧性好、易加工和成本低等优点。我国高端纺织传感器的综合技术性能还有待提高,尤其需要加强对新材料、新原理、新技术的探索,以提高纺织传感器的综合性能。     

导电复合纱基柔性电阻式应变传感器的研究进展

为系统分析导电复合纱基柔性电阻式应变传感器的研究现状,根据复合纱使用的导电材料种类,将导电网络分为一元、二元及多元结构,并对其应变传感性能进行总结和分析,同时研究了多元导电材料之间的协同作用机制。一元结构复合导电纱受导电材料维度结构的影响,形成差异化导电网络结构,但难以同时实现高应变范围和敏感性;二元及多元结构导电纱由不同维度导电材料构建,形成了点-线-面、点-点、线-线、面-面等不同连接方式的三维导电网络,能够在大应变范围内实现高敏感性,并提高传感器的稳定性。该研究为多元应变传感网络的构建新途径提供重要的参考依据。     

自愈合材料与柔性传感器的发展趋势研究

介绍了自愈合材料及其机理,研究自愈合柔性传感器的制备和传感的应用,分析近几年具有自愈合能力的柔性传感器科研开发进展,提出了自愈合柔性传感器的发展展望。     

基于纤维素材料的柔性应变传感器的研究进展

近年来柔性应变传感器发展迅速,目前在个性医疗、运动监测、智能可穿戴等领域均有着广泛应用.随着资源短缺、环境污染等问题的加剧,制备清洁绿色的柔性传感器成为研究热点.纤维素材料以其自身储量丰富、可降解再生、易加工成多种结构等优势,为柔性应变传感器的制备和性能提升提供了新的发展方向.本文对近些年以纤维素材料制得的柔性应变传感...     

纸基传感器的研究进展

近年来,柔性传感器以日新月异的速度进入大众视野,尤其是纸基传感器,因其具有柔性、成本低、可回收及环境可降解等优点被广泛应用于生物医学微流控、微生物检测、环境控制、食品安全及可穿戴等领域。虽然,纸基传感器相关研究仍在不断更新,但对其研究进展却缺乏全面而系统的报道;因此,本文主要对纸基传感器的制备方法、检测手段及多元应用进行详细的论述和总结,并对纸基传感器的最新发展和挑战进行综述,最后对该领域的未来展望提出笔者的看法和见解。     

柔性织物传感器的发展与应用北大核心

柔性传感器因具有柔韧性和延伸性等优点而广泛应用于不同领域。文章主要介绍了压阻式传感器和光纤传感器的在纺织领域的研究进展。根据电阻效应产生方式的不同,压阻式传感器可分为材料自身电阻和接触电阻2种类型。根据传感原理的不同,光纤传感器可分为光纤光栅传感器、宏弯传感器和微弯传感器。总结了国内外柔性织物传感器在医学领域的主要研究成果,重点分析了用于监测呼吸和心跳活动等生命参数的柔性织物传感产品的研究现状及应用。     

纺织基柔性染料敏化太阳能电池的研究进展

柔性染料敏化太阳能电池可为可穿戴设备解决供电问题并实现服装一体化,同时能减少能源消耗。为全面探究纺织基柔性染料敏化太阳能电池在纺织领域的应用前景,首先简述了染料敏化太阳能电池的发展现状、主要组成结构、工作机制和性能评价方法,重点介绍了柔性纤维状电池与纺织基底平面电池的研究进展;其次,通过分析电极制备与电池组装方式的特点,指出在当前纺织领域尚未解决的太阳能电池问题,同时总结了纺织基柔性染料敏化太阳能电池电解质与敏化染料的研究进展;最后指出电池电极、染料以及电解质的发展方向,并对纺织基柔性染料敏化太阳能电池的发展提出展望。     

纺织结构压力及应变传感器性能优化

总结了几种纺织结构压力及应变传感器性能优化设计的方法。在影响传感器性能的参数中,灵敏度和变形能力是研究者设计这两类传感器时优先考虑的参数。通过提高初始电阻、改变电流传输途径以及调控表面微结构的方法提高压力传感器的灵敏度。通过裂纹多级扩展结构、复合网络结构以及在纱线表面构筑褶皱或缠绕结构等方法提高应变传感器的变形能力。这些方法为设计性能更加突出的纺织结构压力及应变传感器提供思路。     

自供电传感器在煤矿机械智能控制系统中的设计应用

煤炭是现在人们生存所需要的重要能源之一,煤矿机械化水平的高低会对煤矿的生产效率与经济效益造成较大的影响,煤矿机械在开展工作时很容易受到岩石、煤等的猛烈撞击,使得煤矿机械发生故障。在煤矿机械智能控制系统当中有效运用自供电传感器,能够解决机器周围因不具备有线连接而不可以运用典型传感器的采矿地点。文章主要围绕自供电传感器的具体设计应用展开探究。