本文要點(diǎn)：

在制備方法上，首次采用簡易靜電紡絲技術(shù)，設(shè)計(jì)并制備了一種具有良好拉伸性能和機(jī)械穩(wěn)定性的可拉伸壓阻碳納米管納米纖維傳感紗，可方便地織成不同功能的可穿戴織物，應(yīng)用于可穿戴電子產(chǎn)品和智能紡織品。

在材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，通過將彈性壓阻型碳納米管(CNT)嵌入PU納米纖維包裹在可伸縮的纖維型芯電極上，成功地在纖維和紡織品基體上構(gòu)建了精細(xì)的傳感微/納米結(jié)構(gòu)和高效的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了多模傳感能力。

在傳感機(jī)理上，利用這種制備方法和先進(jìn)的結(jié)構(gòu)，制備的織物傳感器具有精細(xì)的層次結(jié)構(gòu)，從一維宏觀紗線到亞微米彈性納米纖維，再到內(nèi)部納米尺度的碳納米管滲流網(wǎng)絡(luò)。這提供了一個(gè)相對較大的接觸面積和足夠的彈性，導(dǎo)致多個(gè)接觸點(diǎn)和更大的變形空間，多模式傳感各種機(jī)械刺激，提高了靈敏度和廣泛的傳感范圍。

成果簡介

開發(fā)多模式可穿戴紡織品傳感器來模擬復(fù)雜的人體皮膚特征，是醫(yī)療保健、電子皮膚、人工智能和生物醫(yī)學(xué)電子應(yīng)用的核心。本文，中原工學(xué)院Kun Qi等研究人員在《Carbon》期刊發(fā)表名為“Weavable and Stretchable Piezoresistive Carbon Nanotubes-embedded Nanofiber Sensing Yarns for Highly Sensitive and Multimodal Wearable Textile Sensor”的論文，研究成功地制備了可伸縮壓阻碳納米管嵌入納米纖維傳感紗線，其機(jī)械強(qiáng)度足以編織成可穿戴的織物傳感器，可檢測和區(qū)分壓力、拉伸和彎曲等多種機(jī)械刺激。

通過使用簡便的靜電紡絲技術(shù)將壓阻彈性納米纖維包裹在可拉伸的纖維狀芯電極上而獲得的智能納米纖維感測紗線。這種織物傳感器具有精細(xì)的層次結(jié)構(gòu)，從一維宏觀紗線到亞微米彈性納米纖維和內(nèi)部納米碳管滲流網(wǎng)絡(luò)。該傳感器具有較大的接觸面積、多個(gè)接觸部位和較大的變形空間，可用于多種機(jī)械刺激的多模傳感，具有較高的靈敏度和較寬的傳感范圍?；诳椢锏膫鞲衅骺梢赃m應(yīng)地附著在復(fù)雜的表面上，也可以集成到織物中，顯示出對動(dòng)態(tài)人體運(yùn)動(dòng)的連續(xù)瞬態(tài)檢測和區(qū)分能力。此外，成功地集成了一個(gè)紡織品傳感平臺，用于壓力和應(yīng)變分布的空間映射，使其成為電子紡織品和可穿戴設(shè)備的一個(gè)很有前途的候選平臺。

圖文導(dǎo)讀

圖1。制備多模式CNTs @ PU-NF紡織品傳感器。

圖2。基于紡織品的CNTs @ PU-NF傳感器的配置和簡化工作原理的示意圖。

圖3。壓力感應(yīng)性能。

圖4。應(yīng)變感應(yīng)性能

圖5。彎曲應(yīng)變傳感性能

圖6。利用可穿戴式CNTs @ PU-NF傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控人體運(yùn)動(dòng)。

圖7。CNTs @ PU-NF紡織物傳感平臺，用于壓力和應(yīng)變測繪。

小結(jié)

綜上所述，我們提出了一種簡易的方法來制作一種可伸縮和多?？纱┐骺椢飩鞲衅鳎搨鞲衅髂軌驒z測和區(qū)分壓力、拉伸和彎曲的多種機(jī)械刺激。多?？椢飩鞲衅魇怯芍悄芗{米纖維傳感紗線編織而成，這種紗線是通過將碳納米管與彈性聚氨酯納米纖維結(jié)合，然后通過簡單的靜電紡絲工藝包裹在可拉伸的纖維形芯電極上而開發(fā)的。該傳感器采用一維可編織紗線結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)紡織品集成后，可直接貼在人體皮膚上，戴在身上，可全方位監(jiān)控人體復(fù)雜的動(dòng)態(tài)日常動(dòng)作，如手指和手腕彎曲、臉頰隆起、語音識別和吞咽動(dòng)作等，以及呼吸和脈搏的生理信號。我們進(jìn)一步證明了NF-PU@碳納米管織物傳感平臺可以用于空間映射壓力和應(yīng)變分布，即使是附著在曲線或變形表面上?？缮炜s、多模、可穿戴的織物傳感器在可穿戴電子和智能紡織品應(yīng)用方面有進(jìn)一步發(fā)展的潛力。

文獻(xiàn)：