智能服装关键制备技术的研究进展

介绍柔性传感器与功能纺织品、柔性发电与储能装置、柔性显示器件、低功耗芯片与柔性电路、柔性可拉伸导线、柔性器件的加工与封装、新型检测仪器与检测标准以及信息安全8种智能服装制备的关键技术。重点介绍柔性传感器在智能服装技术中的研究进展,同时总结智能服装在医疗监测、体育健身以及军事领域等方面的应用。最后对智能服装与服饰的发展前景提出展望。     

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。     

基于柔性传感器的智能服装设计与应用

基于提升智能服装性能和用户体验的目的,文章通过文献综述、实验设计和数据分析等方法,研究了柔性传感器在智能服装设计中的应用,包括其种类、特性以及在智能服装中的集成方式。研究认为,柔性传感器因其优异的柔韧性和可弯曲性,能够紧密贴合人体皮肤,实时监测生理参数和环境变化,这使得智能服装能够根据用户的实际需求提供个性化的反馈和调节,从而显著提升用户体验。     

智能服装的发展现状与问题解析

智能服装的发展得益于社会经济文化高速前进的推动,是数字化时代的必然需求。从构成智能服装系统的智能纱线、传感器、连接技术、供电方式和服装材料等五个要素出发,论述了智能服装开发的关键技术发展现状,介绍了智能服装在体育、军事和医疗领域的应用进展,结合时代需求分析了智能服装发展所遇到的问题。未来,通过压电材料、柔性技术材料和服用性能较好的电子设备与智能安全的集成和连接技术结合,会设计出更加安全高效且适合人类的高性能智能科技服装。     

基于智能服装的柔性传感器应用与进展

随着智能终端的普及,智能服装对外部环境和内部状态的变化作出感知、反馈和反应,满足人们的不同需求,呈现出巨大的市场前景。传感器作为核心部件之一,具有成本低、灵活、可移植性好的特点。阐述了柔性传感器的关键技术以及新型材料制备技术,指出可穿戴技术的发展方向,为智能服装发展趋势和市场化提供了一个基本框架。综述了近年来柔性传感器在医用健康类、运动防护类、休闲娱乐类智能服装中的最新应用,提出了柔性可穿戴传感器面临的挑战与未来发展方向,更好地服务于传统纺织服装行业的转型升级。     

石墨烯改性蚕丝的制备方法及其应用研究进展

为优化蚕丝纤维和石墨烯材料的相互结合作用并进一步增强和丰富蚕丝纤维的性能和用途,扩大其在纺织及生物医疗柔性可穿戴领域的应用,详细介绍了石墨烯及其衍生物材料通过内在改性法和外在改性法制备蚕丝材料的方法及应用,并对比分析了各种方法的优缺点,简要介绍了改性蚕丝材料中氧化石墨烯化学还原法和高温还原法的特点。阐述了在力学性能、导电性能、抗紫外线性能、抗菌性能、防污/防水性能等方面,石墨烯改性蚕丝的工作机制及研究进展。综述了石墨烯改性蚕丝材料的性能及其在智能传感器纺织品领域的应用现状,最后展望了石墨烯改性蚕丝材料的研究及发展方向,以期拓宽其应用。     

基于柔性集成三电极和智能手机的便携传感器快速检测磺胺甲噁唑

目的 制备一种对磺胺甲噁唑(Sulfamethoxazole,SMZ)有检测性能的柔性集成三电极,构建基于智能手机和柔性电极的便携式传感方法,使其能用于现场快速检测牛奶样品中的磺胺类残留。方法 以聚酰亚胺(Polyimide,PI)薄膜为基底,采用激光诱导刻蚀技术制备激光诱导多孔石墨烯(Laser-induced porous graphene,LIPG)柔性集成三电极。以LIPG为工作电极和对电极、以滴涂Ag/AgCl油墨的LIPG为参比电极;将制备好的LIPG柔性集成三电极插入mini电化学工作站接口,mini工作站与智能手机蓝牙连接,构建智能便携式传感器。在浓度为50 μmol/L的SMZ溶液中采用循环伏安法(Cyclic Voltammetry,CV)和差分脉冲伏安法(Differential Pulse Voltammetry,DPV)对比研究SMZ在LIPG电极上的电化学行为;研究了LIPG电极的有效面积、重现性、稳定性及抗干扰能力等。结果 本方法制备的LIPG三电极具有较好的重现性、稳定性和抗干扰性。在8.75 – 55.0 μmol/L的浓度范围内,SMZ浓度与峰电流呈现出良好的线性关系,R₂^为0.9985,检出限为2.87 μmol/L。实际样品添加回收率在99.0% – 100.5%之间,相对标准偏差(Relative standard deviation,RSD)分别为2.49%和0.77%。结论 本研究制备的LIPG柔性集成三电极可以替代传统刚性三电极构建智能便携式传感方法。以智能手机为操作界面,不仅携带方便、操作简便,而且响应速度快,适用于现场快速检测。     

柔性石墨烯/聚苯胺复合纤维的制备及电化学性能

为了开发柔性石墨烯基功能复合纤维材料,分别制备了氧化石墨烯和盐酸掺杂聚苯胺,将两者混合后利用湿法纺丝制备了氧化石墨烯/聚苯胺复合纤维,并通过化学还原得到石墨烯/聚苯胺复合纤维。对所制备的复合纤维结构、力学性能及电化学性能进行了表征和测试分析。结果表明,所制备的石墨烯基复合纤维由石墨烯片堆叠的蜂窝状框架和包裹的聚苯胺颗粒构成,氧化石墨烯/聚苯胺复合纤维断裂伸长率高达14.92%,还原后仍可保持在5.57%,断裂强度为25.55 MPa,其比电容可达72.95 mF/cm 2。说明复合纤维具有良好的柔韧性和优异的电化学性能,为其在柔性电极、智能可穿戴方面提供了开发应用的潜力。     

石墨烯/聚合物复合材料的研究进展

近几年,随着石墨烯/聚合物复合材料应用领域的逐渐拓展,其应用进展和应用前景也受到了人们的广泛重视。因此,本文就石墨烯/聚合物复合材料的研究进展进行综合分析,从石墨烯/聚合物复合材料组成、石墨烯/聚合物复合材料制备方法、石墨烯/聚合物复合材料结构和性能三个研究角度出发,分别对石墨烯/聚合物复合材料的研究进行深入分析。     

智能可穿戴柔性压力传感器的研究现状与发展趋势

探讨国内外可穿戴柔性压力传感器的研究进展。分析当前柔性压力传感器的缺陷和在智能纺织品中应用的局限性因素。系统阐述柔性织物基压力传感器的制备、工作原理、结构、工艺与性能,重点探讨柔性织物基压阻式、电容式、压电式压力传感器和三维织物基压力传感器的传感性能,总结柔性织物基压力传感器开发、应用研究中需要解决的问题。结果表明,柔性织物基压力传感器及其结构的创新研究在智能可穿戴领域具有推动性作用。     

石墨烯/微球导电纳米纤维传感纱线的制备及性能北大核心

为制备高灵敏的柔性纱线型压力传感器,利用共轭静电纺纱和静电喷雾技术一步制备出嵌入氧化石墨烯(GO)片和聚苯乙烯(PS)微球的纳米纤维传感纱线,进一步结合化学还原工艺得到石墨烯/微球导电纳米纤维传感纱线,并组装成纱线型压力传感器。试验表征了传感纱线的形貌、力学性能和导电性能,并测试了传感器的压力传感性能和应用性能。结果表明:该传感器具有良好的柔性和可拉伸性,在0.01~0.05 N、0.05~0.50 N和0.50~2.00 N三个压力范围内的灵敏度分别为32.51 N^(-1)、16.485 N^(-1)和2.712 N^(-1),具有良好的压力响应循环稳定性和可靠性,可应用于监测呼气、手指运动等信号和摩斯电码,在智能纺织品、健康监测、人工智能等领域具有广阔的应用前景。     

化学镀银纤维的研究进展

简述化学镀银的制备技术及其优缺点,回顾化学镀银的历史,总结化学镀银的发展,介绍化学镀银纤维的应用状况。指出:化学镀银纤维是一种性能优异的功能纤维,其导电、抑菌、电磁屏蔽等功能受人瞩目。认为:自组装镀银是镀银质量好、绿色环保的一种镀银纤维制备技术;镀银纤维在柔性传感器与智能服装上的应用将会有很大的市场。     

聚合物基导电织物制备与应用研究

导电聚合物作为性能优异的导电高分子材料在柔性可穿戴电子纺织品中作用显著,聚吡咯、聚苯胺和聚（3,4-乙烯二氧噻吩）是3种较常见的导电聚合物。将聚合物基导电织物作为柔性电极,为传感器提供灵活性和可拉伸性,但其本征态聚合物制备织物的电导率较低,限制了其应用。文章在简述3种聚合物化学结构、导电机理等基本性质的基础上,重点介绍提高聚合物基织物电导率的不同方法及导电性能变化的机理,并对导电聚合物复合材料制成的柔性传感器的应用现状进行综述。提出聚合物导电织物在柔性传感器应用中存在的主要问题及其可行的研究发展方向。     

石墨烯基柔性驱动器研究进展

随着柔性机器人、人工肌肉和智能可穿戴纺织品等领域的发展,柔性驱动器受到了越来越多的关注。文中指出二维的石墨烯材料具有优异的导电性、导热性、电热转换和光热转换性能,在柔性驱动器的制备中备受青睐。介绍石墨烯基柔性驱动器的类型、致动原理、性能及其相关应用研究进展,并对石墨烯基柔性驱动器在未来的发展方向进行了展望。     

智能服装用银纳米线柔性传感器的研究进展

阐述柔性传感器导电部分银纳米线的制作方法,主要包括多元醇法、热溶剂法、紫外线辐照法、光还原技术、电沉积工艺、DNA模板法、多孔材料模板法和湿化学法,并介绍银纳米线在导电聚合物中的应用。阐述柔性传感器的特性和研究现状,以及柔性传感器在智能服装中的实际应用,指出柔性应变传感器可将人体各部位的运动信号转换为电信号输出,进而再对信号进行处理,在可穿戴式保健系统和人机交互中有很大的应用潜力。该研究对柔性传感器的开发有一定的指导意义。     

柔性传感器在智能可穿戴中的应用研究进展

智能可穿戴是一项多学科综合交叉的新兴技术,作为其重要组成部分的柔性传感器受到各国研究院所、技术研发企业等的广泛关注。从智能可穿戴技术出发,以传感器物理感知性能为分类依据,综述了近5年柔性传感器的应用研究进展;归纳了目前智能可穿戴技术中柔性传感器在生理参数监测、动作监测以及环境监测领域的应用,以期推动智能可穿戴技术的发展。     

石墨烯功能纤维

独特的能带结构赋予了石墨烯优异的热学性能、力学性能、电学性能和光学性能,使其在生物检测器件、储能材料、传感器、导电复合膜等领域具有广阔的应用前景。介绍了近年来石墨烯及复合纤维的各种制备方法和工艺,并分析对比了不同方法得到的纤维性能差异,综述了湿法纺丝、静电纺丝、电沉积法和化学气相沉积法等制备石墨烯纤维的成熟工艺,同时总结了影响石墨烯纤维性能的各种因素及其在柔性电子织物中的应用,最后对石墨烯纤维的发展方向进行了展望,为后续开展相关研究及石墨烯的应用提供参考。     

石墨烯与纤维的高性能化

石墨烯是纤维材料的理想增强体,其在聚合物中的分散及与聚合物基体的相互作用是复合纤维制备的关键因素。从石墨烯／ 纤维复合纺丝工艺出发,介绍了国内外石墨烯纳米复合纤维的研究进展。主要包括石墨烯的性质及功能化改性工艺,石墨烯纤维以及石墨烯与聚合物复合制备复合纤维的制备方法,并讨论了石墨烯与柔性链聚合物纤维和刚性链聚合物纤维的纳米复合过程的不同。目前石墨烯／ 聚合物基复合纤维因成本高、制备工艺复杂,尚处于研究阶段,但随着工艺的不断发展,未来可在航天航空轻质复合材料、导电纤维及耐热纤维等领域发挥重要的作用。     

轻薄型取向碳纳米纤维膜的应变传感性能

为实现对人体运动及生理信息的监测,利用静电纺丝法制备轻薄型取向碳纳米纤维膜(CNFM),并以此开发柔性应变传感器。重点分析了碳纳米纤维膜的结构及性能,讨论了CNFM的厚度、宽度及碳纳米纤维(CNF)的取向对传感性能的影响。结果表明:聚丙烯腈/石墨烯复合纳米纤维的取向度及CNFM的透光率可分别达到61.3%和48%;当牵伸方向平行于CNF的取向时,传感器的应变范围随CNF取向度的增加先减小后增大,随CNFM厚度及宽度的增加逐渐增加;当牵伸方向垂直于CNF的取向方向时,传感器的应变范围显著提高,但其敏感系数降低。该超薄透明型柔性应变传感器可贴附于皮肤表面,检测人体关节及心率、声带振动等运动与生理信息,也可应用于智能服装及微小形变监测等领域。     

石墨烯复合纤维的开发与应用

石墨烯及其复合材料近年来成为研究热点,目前对石墨烯复合纤维材料的潜在应用已有大量研究,如储能材料、转换设备、传感器、导线等。与石墨烯基气溶胶和石墨烯复合膜等多维材料相比,石墨烯复合纤维的机械性能和导电性能突出。此外,石墨烯复合纤维可以弯曲、打结,甚至织成柔性导电织物。本文综述了石墨烯复合纤维的主要制备方法、性能及应用,并对这一领域的发展进行了展望。