傳統的電子產品通常由剛性的金屬和固體復合材料組成，無法滿足輕便和耐用的要求，且應用范圍窄，限制了其在人體運動監測中的應用。近年來，纖維/紗線（1D）和織物（2D）形式的紡織品因其獨特的結構和可織造性，展現出柔軟、重量輕、透氣性好的特點，在醫療檢測、多模態信號監測、視覺交互等領域展現巨大的應用潛力。
近期，東華大學研究團隊以空間維度為切入點，將智能紡織品劃分為1D纖維/紗線和2D織物，總結了選材原料和新穎的制備技術，重點對應變傳感器的傳感機制以及電阻預測模型進行了詳細分類和評價，最后就應變傳感的多功能化集成進行了展望。
首先，研究人員介紹了1D纖維/紗線的制造技術，包括浸涂、噴涂、輥涂、氣相沉積和原位化學生長在內的涂層技術，熔融紡絲（直接紡絲和擠出紡絲）和溶液紡絲（靜電紡絲、干法紡絲和濕法紡絲）在內的紡絲技術，以及熱拉伸和熱擠出成型技術。
1D 纖維/紗線制造技術
其次，介紹了2D織物傳感器集成技術，主要分為三類：（1）將智能纖維通過織造、針織、編織等方法直接制成二維織物，或將導電纖維/紗線拼接到商用織物制備可穿戴服裝；（2）以商用織物為基底涂覆功能材料獲得傳感器件，可通過噴墨打印、絲網打印和3D打印等技術實現；（3）利用天然織物（棉、亞麻和絲綢等）通過高溫碳化工藝獲得完整的導電網絡，進而實現傳感功能。
2D織物制造技術
傳感器的固有傳感機制影響傳感器的靈敏度，控制傳感信號的變化。應變傳感器的傳感機制繁雜多樣，目前缺乏系統的分類。合理的預測模型可以準確再現傳感器的信號變化趨勢，通過調整優化后有望提升傳感器的性能。
在此，研究人員對1D纖維/紗線和2D織物電阻式應變傳感器所涉及到的傳感機理，包括纖維形變、隧道效應、裂紋擴展、織物結構形變、電接觸和橋接理論，進行了詳細分類和評述，歸納了用于解釋電阻變化的預測模型，并匹配了對應的傳感機制，對模型的優缺點、適用范圍、以及未來的改進方向進行了系統性的闡述。同時展示了用于解釋碳化織物內部電阻變化的電接觸理論，通過建立結構形變與導電通路間的構效關系，精準預測了電阻隨應變的變化趨勢。
用于解釋碳化織物內部電阻變化的電接觸理論
最后，研究人員就應變傳感的多功能化集成進行了歸納總結。展示了基于織物應變傳感器開發的新功能及場景應用，如多模式信號監測、可視化交互、能量收集、熱管理和醫學治療。
紡織傳感器的多功能性
據悉，該研究以“Fabrication Techniques and Sensing Mechanisms of Textile?Based Strain Sensors: From Spatial 1D and 2D Perspectives”為題發表在Advanced Fiber Materials上。
文章來源：Advanced Fiber Materials
公安備案號：11010502039965??? 
