【封面故事】新一代智能可穿戴纺织品:纤维基自供能电子皮肤

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封面设计说明:封面主图是纤维基电子皮肤传感阵列和两位身着纤维基电子皮肤的击剑运动员。画面生动形象地展示了纤维基电子皮肤的优异柔性,与人体可完美贴合;同时纤维基电子皮肤可实时反馈击剑比赛过程中运动员被击中的次数,为击剑运动的精准计分提供了新方案;动态的心电图喻示着纤维基电子皮肤在运动员生理信号监测、疾病预防诊断等方面的广阔应用前景;白色的闪电象征着纤维基电子皮肤可实现自供电功能,这为压力传感系统的持续续航提供了保障。封面铺设的背景图重点突出了纤维基电子皮肤的结构和特点,蔚蓝色象征着绿色新能源,橙红色象征着蓬勃的生命气息,2种颜色相互碰撞并向四周散发,展现了纤维基电子皮肤在智能可穿戴领域的无限生机与潜力。

主要内容介绍

电子皮肤是一种仿生智能可穿戴柔性传感系统,具有类似生物体皮肤触觉感知的功能。新型的触觉传感型电子皮肤要求具有灵敏度高、稳定性好、柔性化、小型化、轻量化等特性,以满足人体穿戴的需求。压电式和摩擦电式自供能触觉传感系统不仅可以实现实时的压力响应,还可以收集环境中的机械能将其转化为电能来实现自供能,不需要额外的供电元件,有利于制备微型、轻量、柔性的可穿戴器件。纤维材料具备优异的柔性和丰富连通的多孔结构,是制备舒适可呼吸电子皮肤的理想材料。纤维基自供能电子皮肤已受到众多研究者的广泛关注。

本文围绕纤维基压电式和摩擦电式电子皮肤,主要阐述基底层、电极层、传感层的材料选择,然后从制备方法、性能表征和功能应用等方面重点概述纤维基自供能电子皮肤在运动监测、医疗检测等多个领域的研究进展,并探讨了自供能纤维基电子皮肤存在的问题与未来的发展方向。

 

【封面故事】新一代智能可穿戴纺织品:纤维基自供能电子皮肤

图1 纤维基自供能电子皮肤的结构特点与广泛应用

研究团队介绍

在国家自然科学基金、上海市自然科学基金、上海市青年科技启明星、上海市人才发展基金等项目的持续支持下,中国工程院院士、东华大学教授俞建勇团队的丁彬教授、李召岭教授长期致力于智能纤维的制备及其在智能发电、柔性传感、电子皮肤等领域的基础理论与应用研究,取得了系列创新性成果。针对发电织物发电效率低、传感织物灵敏度和稳定性难以进一步提升等问题开展深入的理论研究,建立纤维材料的结构设计、表界面修饰与功能调控方法,揭示纤维微观结构与理化性质对宏观性能的影响规律,实现了高效率发电织物和高灵敏传感织物的可控制备与特效应用。该团队的理论研究和开发的新工艺为真正面向人民生命健康,实现智能可穿戴纺织品的产业化奠定了坚实的理论与技术基础。

原文始发于微信公众号(纺织学报):【封面故事】新一代智能可穿戴纺织品:纤维基自供能电子皮肤

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作者 gan, lanjie