何 崟 田福君 王曉云 劉 皓 劉 莉

（1.天津工業(yè)大學(xué)，天津，300387；2.北京服裝學(xué)院，北京，100029）

電子紡織品因結(jié)合先進(jìn)的電子功能，并具有柔韌性和靈活性，在可穿戴電子產(chǎn)品和多功能智能服裝中顯示出廣闊的應(yīng)用前景［1］。在實(shí)際應(yīng)用中，基于紡織品的智能可穿戴電子設(shè)備主要通過(guò)傳感器收集人體生理信息，經(jīng)無(wú)線傳輸系統(tǒng)反饋輸出，從而實(shí)現(xiàn)傳感、驅(qū)動(dòng)處理和能量收集等功能。剛性的傳感設(shè)備和面料的結(jié)合會(huì)極大地影響服裝的舒適性能，但織物形式的柔性傳感器具有良好的服用舒適性、輕薄透氣以及易于與傳統(tǒng)服裝集成等優(yōu)點(diǎn)，是可穿戴設(shè)備的理想形式［2］。本研究總結(jié)幾種常見(jiàn)的柔性織物傳感器材料性能、制備方法和應(yīng)用，分析柔性織物傳感器目前存在問(wèn)題，展望未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)。

1 柔性織物傳感器的種類

傳感器的工作原理是將外部刺激轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出?？椢飩鞲衅魇怯杉徔棽牧现瞥傻木哂袀鞲泄δ艿娜嵝云骷?。因其具備高靈敏度、低成本和易于電子集成等優(yōu)點(diǎn)，目前已被開(kāi)發(fā)出多種功能。常見(jiàn)的類型有應(yīng)變傳感器、溫度傳感器、氣體傳感器以及多功能傳感器等。

1.1 應(yīng)變傳感器

應(yīng)變傳感器在感受外界刺激作用后產(chǎn)生電信號(hào)，通過(guò)電信號(hào)的變化來(lái)反映刺激的大小及分布情況?；诳椢锏娜嵝詰?yīng)變傳感器能夠緊貼人體皮膚，跟隨人體活動(dòng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)人體生理健康狀況；按照其傳導(dǎo)機(jī)制，可分為壓阻式、電容式、壓電式和摩擦電式。目前除壓阻式和電容式外，其他織物應(yīng)變傳感器的研究還處在起步階段［3］。

壓阻傳感器在受到外界壓力時(shí)，內(nèi)部材料發(fā)生形變，進(jìn)而產(chǎn)生電阻變化。壓阻式織物傳感器可通過(guò)涂層、復(fù)合纖維紡絲、變形（如加捻和包纏）和編織等方式制作，其傳感功能可由導(dǎo)電織物中的纖維、紗線及織物多層觸點(diǎn)的協(xié)同效應(yīng)產(chǎn)生，利用這種效應(yīng)制作的壓阻傳感器具有超高靈敏度（3.24 ×105kPa-1）和寬傳感范圍［4］。電容式織物應(yīng)變傳感器具有高線性度、低遲滯和長(zhǎng)期循環(huán)穩(wěn)定性，但其靈敏度相比壓阻式較低，傳感范圍有限。屈曲、同軸纖維紡絲和針織是目前制作電容式織物傳感器的主要方法。與壓阻式織物傳感器相比，電容式織物應(yīng)變傳感器的制造更具挑戰(zhàn)性，因?yàn)樗蔷哂袃蓚€(gè)織物電極和一個(gè)介電層的復(fù)雜夾層結(jié)構(gòu)。其中具有高介電常數(shù)的介質(zhì)層是織物電 容傳 感 器 的 理 想 材 料，CHOI J 等［5］利 用多 孔Ecoflex 彈性體和碳納米管填料的滲流協(xié)同效應(yīng)，增加了對(duì)施加壓力的介電常數(shù)，提高了電容傳感器的靈敏度。

1.2 溫度傳感器

溫度織物傳感器一般是在紡織基底上集成熱敏材料，感應(yīng)溫度變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出?；诳椢锏臏囟葌鞲蟹绞接须娮铚囟忍綔y(cè)器（RTD）、光纖布拉格光柵（FBG）、熱敏電阻以及熱電偶等。目前最常見(jiàn)的是RTD 和FBG 傳感器。RTD通常使用銅、鎳和鎢等材料，但剛性金屬材質(zhì)限制其在織物中的柔軟度，因此一些對(duì)溫度敏感的柔性導(dǎo)電材料（如有機(jī)金屬油墨、碳納米管、PEDOT∶PSS、聚苯胺）隨之得到應(yīng)用。FBG 傳感器利用一種非接觸式光學(xué)溫度測(cè)量技術(shù)，其核心是利用光纖的各種特性（相位、振幅、強(qiáng)度等）隨溫度變換的特點(diǎn)進(jìn)行溫度測(cè)定，該測(cè)量方式的優(yōu)勢(shì)是無(wú)需跟物體接觸，并且具有高空間分辨率［6］。熱電偶式溫度傳感器是由兩種不同導(dǎo)電材料組成閉合電路，其制作方式比前兩種復(fù)雜，但能測(cè)量較高的溫度（30 ℃～120 ℃）［7］；LANDSIEDEL J 等［8］通過(guò)在萊賽爾（Lyocell）織物上沉積銅層構(gòu)建柔性熱電傳感器矩陣，用鋁層作為第二種材料制成熱電偶式溫度傳感器，實(shí)現(xiàn)了3 μV/K～4 μV/K的熱電系數(shù)。溫度織物傳感器在靈敏度、精度、穩(wěn)定性和可拉伸性方面仍有限制，因此，研究可拉伸溫敏材料和改進(jìn)制備技術(shù)對(duì)提升溫度傳感功能具有重大意義。

1.3 氣體傳感器

氣體傳感器是在基底表面布置對(duì)氣體敏感的材料，氣敏材料與周?chē)鷼怏w相互作用，導(dǎo)致感測(cè)材料的化學(xué)和物理性質(zhì)（例如電導(dǎo)率、介電常數(shù)、功函數(shù)）發(fā)生變化，并將其轉(zhuǎn)換為可讀信號(hào)（電流、電阻、電容等）。氣敏材料通常使用碳納米材料、導(dǎo)電聚合物、二維納米結(jié)構(gòu)材料、氧化物半導(dǎo)體等，這些材料通常被直接沉積到紡織品的外表面，暴露于環(huán)境中，可對(duì)環(huán)境中NH3、NO2、H2、CH4等有害氣體進(jìn)行精確檢測(cè)［9］。除了能夠監(jiān)測(cè)佩戴者周?chē)泻怏w外，人體排出的代謝產(chǎn)物（大量的揮發(fā)性無(wú)機(jī)和有機(jī)化合物）也能通過(guò)織物氣體傳感器感應(yīng)、分析其成分組成和濃度的變化，從而判斷人體是否健康［10］。目前大多數(shù)織物氣體傳感都是檢測(cè)單一氣體，針對(duì)特定氣體或具有相似特性的氣體難以精確辨別。PARK Y K 等［11］將兩種不同pH 值敏感的染料印在聚酯織物上，在HCl 和NH3氣體下進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)顏色變換可以顯示出不同的氣體和濃度狀態(tài)，但這種方式并不能精確區(qū)分氣體的種類。目前雖然存在低功率的織物氣體傳感器，但長(zhǎng)期運(yùn)行仍需大量的能量。迄今為止，適用于不同應(yīng)用的織物氣體傳感器大多由外部電力或電池供電，自供電式的氣體傳感器已有研究但在柔性織物基底上難以實(shí)現(xiàn)［12］。因此，需要對(duì)材料和設(shè)備（用于能量收集和存儲(chǔ)）以及新的電源管理電路進(jìn)行創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)微型化、高容量和高性能的動(dòng)力單元。

1.4 多功能傳感器

多功能傳感器是在一個(gè)器件上集成多種傳感功能，能對(duì)多種參數(shù)進(jìn)行集中測(cè)量、處理及輸出，制成的傳感器具有體積小、質(zhì)量輕等特點(diǎn)。TANG X 等［13］制作了一種基于聚苯胺（PNAI）的多功能織物傳感器，它可以清晰地區(qū)分嗅覺(jué)和觸覺(jué)刺激并能同時(shí)進(jìn)行傳感。具有生物相容性的多巴胺膜在碳納米管/鎳涂層亞麻織物的表面自聚合，增強(qiáng)了碳納米管與鎳涂層織物的界面結(jié)合強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了在同一基底電阻應(yīng)變傳感、熱電阻溫度傳感和濕度傳感［14］。但目前的織物多功能傳感器因信號(hào)易受干擾、集成功能數(shù)量有限等問(wèn)題，很難確定刺激的類型和強(qiáng)度大小。為了清晰地從輸出信號(hào)中識(shí)別擠壓、拉伸以及溫濕度等刺激，YANG S T 等［15］采用電阻和電容傳感元件疊加的結(jié)構(gòu)，上下電極電阻的變化表示應(yīng)變的頻率、方向和幅度，電容的變化表示應(yīng)變和壓力的頻率和幅度，多種刺激可以從兩個(gè)電阻信號(hào)和一個(gè)電容信號(hào)的模式中識(shí)別出來(lái)。盡管目前做了很多努力，但量化每個(gè)刺激響應(yīng)的挑戰(zhàn)仍然存在，下一步應(yīng)解決并發(fā)多模態(tài)感知的問(wèn)題。

2 常見(jiàn)織物傳感器材料

織物傳感器中常用的導(dǎo)電材料可以分為金屬納米材料（AgNWs、AuNWs）、碳基材料（CNT、GO、CB、GNPs、MXene）及 導(dǎo) 電 聚 合 物（PPy、PANI、PEDOT∶PSS）等，半導(dǎo)體材料（ZnO、ZnS）如今也廣泛應(yīng)用于織物傳感器中。然而基底材料是影響織物傳感器適用性的重要因素，其應(yīng)用形式有纖維、紗線及織物3 種。

2.1 纖維

紡織纖維具有高倍的長(zhǎng)徑比，直徑在幾微米到幾十微米之間，并具有一定柔韌性和強(qiáng)力。天然纖維大多為短纖維的形式，通常在纖維表面形成導(dǎo)電層使其具有導(dǎo)電性，但導(dǎo)電涂層的伸長(zhǎng)率低于紡織纖維，在較大形變下常常產(chǎn)生不可愈合的裂紋，導(dǎo)致傳感穩(wěn)定性降低［16］。因此，將彈性聚合物和導(dǎo)電材料混合通過(guò)紡絲工藝制備出具有導(dǎo)電性能的復(fù)合纖維，這種方式可以保留紡織纖維原有的機(jī)械性能并且具有良好穩(wěn)定性、耐水洗及可加工性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。剛性金屬材料（不銹鋼、銅、銀、鎳合金）通過(guò)多次多股拉拔（即集束拉拔）、熱處理等一套特殊工藝，可形成直徑在1 μm～80 μm的金屬纖維絲，具有優(yōu)異的電導(dǎo)率，但作為獨(dú)立基板使用時(shí)柔軟度較差，一般與紡織纖維混紡制成電子紡織品，其具有一定剛性，服用性能較差，常用于電磁屏蔽以及工業(yè)紡織品中［17］。目前電子紡織纖維的制備方法仍然有限，制備效率較低，難以低成本地制備大量的電子紡織品。

2.2 紗線

紗線的基本形式有短纖維紗、長(zhǎng)絲紗、復(fù)合紗3 種，利用涂覆、混紡等技術(shù)賦予紗線導(dǎo)電性。涂覆是制作紗線傳感器常用的策略，彈性長(zhǎng)絲（聚氨酯類、聚氯乙烯類）是紗線傳感器的理想載體，本課題組LIU H 等［18］在彈性聚氨酯長(zhǎng)絲表面鍍上聚多巴胺膜及銀層制備了一種可拉伸高性能應(yīng)變傳感器，試驗(yàn)表明，該傳感器非線性誤差和滯后誤差分別小于29.3%和34.3%。導(dǎo)電長(zhǎng)絲也可以通過(guò)熔融擠壓或濕法紡絲的方法集成，但單絲紗線彈性較差，在應(yīng)變傳感中檢測(cè)微小刺激方面受限，通常需要對(duì)其進(jìn)行幾何變形（包纏、屈曲、加捻和卷取等），形成有一定變形能力的結(jié)構(gòu)才能夠獲得高傳感性能。由兩根可伸縮的聚氨酯紗線加捻纏繞后形成加捻紗，經(jīng)過(guò)浸涂和還原處理后產(chǎn)生良好的彎曲和扭轉(zhuǎn)敏感性，從而獲得高靈敏度（靈敏因子GF 為38.9）［19］。QI K 等［20］通過(guò)靜電紡絲技術(shù)在鎳涂層棉紗上沉積碳納米管和聚氨酯納米纖維，改變紗線外層形態(tài)，制成具有三維彈性多孔納米纖維結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電鎳涂層電極的分層纖維束結(jié)構(gòu)，使得該傳感器具備超高靈敏度（16.52 N-1）。紗線可利用編織、刺繡、縫紉等方式靈活地集成到面料中，利用不同的編織工藝形成不同的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而控制傳感性能。

2.3 織物

基于織物的柔性傳感器制備是利用織物原有的纖維結(jié)構(gòu)、孔隙率、表面能以及緊密度，結(jié)合導(dǎo)電材料產(chǎn)生不同的特性，常用的方法有浸漬、涂覆、碳化等技術(shù)。機(jī)織物具有優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性與可控的織物緊密度，結(jié)合傳感機(jī)理，基于機(jī)織物的傳感器通常利用多層織物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)獲得高傳感性能。ZHENG S 等［21］利用導(dǎo)電機(jī)織物的多層次結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了壓阻傳感器的高靈敏度（97.28 kPa-1）。針織物在拉伸過(guò)程中紗線線圈的間歇性接觸會(huì)產(chǎn)生較高的接觸電阻，因此常應(yīng)用在需要高拉伸應(yīng)變和壓力性能的傳感器中。YANG G 等［22］將各向異性導(dǎo)電針織物封裝到聚氨酯中，基于針織物中各向異性電導(dǎo)率，該復(fù)合材料可以準(zhǔn)確檢測(cè)人體關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)和微小動(dòng)作。非織造布是通過(guò)化學(xué)、機(jī)械或熱黏合將短纖維或長(zhǎng)絲加固而成，其制作簡(jiǎn)單、成本低，在制作過(guò)程中可將導(dǎo)電纖維和其他紡織纖維混和制造出具有導(dǎo)電性的非織造布，但因耐水洗性和透氣性較差，限制了其在可穿戴產(chǎn)品中的應(yīng)用。利用非織造技術(shù)可將卷曲結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電纖維制作出具有多孔隙結(jié)構(gòu)的3D 立體織物壓阻式傳感器［23］，與傳統(tǒng)二維結(jié)構(gòu)相比，三維結(jié)構(gòu)織物具有結(jié)構(gòu)完整性、尺寸穩(wěn)定性、高防護(hù)能力和保溫性等優(yōu)點(diǎn)，有很大的研究?jī)r(jià)值。

3 柔性織物傳感器的制備方法

織物傳感器可以通過(guò)多種方法制造，如在纖維、紗線或織物上涂覆、沉積導(dǎo)電材料，或使織物、纖維本身碳化使其獲得導(dǎo)電性。

3.1 涂層技術(shù)

涂層是通過(guò)物理涂覆或化學(xué)沉積的方式在基底表面形成導(dǎo)電涂層，涂層材料包括導(dǎo)電聚合物（CPs）、導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料（CPC）、金屬納米材料（NWs）、碳納米材料等，有較高的導(dǎo)電性和良好的電化學(xué)活性，可通過(guò)浸漬、旋涂、噴涂、絲網(wǎng)印刷、原位/氣相聚合、化學(xué)/物理氣相沉積等方式對(duì)基底直接改性。涂覆技術(shù)具有成本低、制備過(guò)程簡(jiǎn)單以及量產(chǎn)潛力大等優(yōu)點(diǎn)，可將織物直接浸漬在含有導(dǎo)電材料的分散液中，干燥后即可獲得導(dǎo)電織物，為了強(qiáng)化沉積層提高導(dǎo)電性，目前還發(fā)展了多次浸涂工藝［24］。涂覆制作的傳感器可以保持織物原有的特性，但其耐用性較差，一般會(huì)結(jié)合彈性聚合物保護(hù)其電學(xué)性能［25］?；瘜W(xué)沉積技術(shù)具有環(huán)境友好、結(jié)合強(qiáng)度牢固和成本低等優(yōu)勢(shì)，它是實(shí)現(xiàn)無(wú)機(jī)組分與聚合物基體均勻涂覆的一種有效技術(shù)。原位聚合是一種在基底上沉積聚合物薄膜的技術(shù)，REHMAN A 等［26］將羊毛織物浸入含有單體和氧化劑的溶液中，通過(guò)在單體懸浮液中引入納米顆?；蛲ㄟ^(guò)進(jìn)一步處理生長(zhǎng)的聚合物膜，利用這一技術(shù)制備了一種納米復(fù)合羊毛織物傳感器。氣相聚合法（VPP）將導(dǎo)電聚合物在合適氧化劑的作用下在基材表面聚合成膜，其也是一種有效的沉積方式。

3.2 紡織技術(shù)

涂層雖保留了織物原有特性和導(dǎo)電材料電氣性能，但并不耐彎折拉伸、摩擦水洗等外界因素，兩者的緊密結(jié)合還應(yīng)從紡織品的制作源頭來(lái)實(shí)現(xiàn)。將納米級(jí)別的導(dǎo)電材料與聚合物通過(guò)熔融紡絲、濕法紡絲以及干法紡絲等技術(shù)集成電子紡織品。濕法紡絲是將堿性聚合物溶液通過(guò)噴嘴以適當(dāng)?shù)乃俾首⑷肽淘≈苽溟L(zhǎng)絲；可拉伸導(dǎo)電紗是通過(guò)在聚合物溶液中加入導(dǎo)電材料，用紡絲的方法將混合物制成纖維，但復(fù)合纖維中導(dǎo)電材料的比例有限制，導(dǎo)電性能并不理想。因此，在濕法紡絲的基礎(chǔ)上，利用同軸噴嘴研制了具有芯套結(jié)構(gòu)的可拉伸導(dǎo)電紗，YUE X 等［27］利用彈性聚氨酯包裹導(dǎo)電填料炭黑（CB）制備了一種具有芯鞘結(jié)構(gòu)的纖維應(yīng)變傳感器，其具有超高靈敏度（GF 為28 084），良好的耐久性（＞11 000 次循環(huán)）和應(yīng)變范圍（＞200%）。在干法紡絲中，聚合物絲是通過(guò)噴嘴將混合在揮發(fā)性溶劑中原聚合物溶液擠到溫暖的空氣環(huán)境中提取的，雖然這個(gè)過(guò)程涉及到危險(xiǎn)的易燃溶劑，但是紡絲過(guò)程比濕法紡絲更快并且不易受雜質(zhì)影響［28］。與涂層技術(shù)相比，復(fù)合纖維或紗線具有更高的結(jié)構(gòu)完整性，然而這種制造技術(shù)是有一定難度的，對(duì)導(dǎo)電填料的質(zhì)量、粒徑以及材料配比有很高的要求。另外，導(dǎo)電填充顆粒在彈性體基體內(nèi)均勻分布程度是影響傳感性能的關(guān)鍵因素。

3.3 碳化

碳化是織物在缺氧或貧氧的狀態(tài)下，纖維中的大分子被分解，部分碳原子被重組和再結(jié)晶，形成具有一定導(dǎo)電性的部分石墨化碳結(jié)構(gòu)，同時(shí)保持織物原有的宏觀結(jié)構(gòu)，具有成本低、規(guī)模大等特點(diǎn)。但獲得的碳化織物通常具有較大的脆性和可破壞性，因此，常常和高聚物結(jié)合來(lái)形成柔性傳感器。例如本課題組LIU H 等［29］將碳化棉織物（CCF）浸入熱塑性聚氨酯中制造了一種高靈敏度（74.80 kPa-1）壓力傳感器，熱塑性聚氨酯柔性基底賦予壓力傳感器優(yōu)異的耐久性（＞4 000 次循環(huán)），并通過(guò)試驗(yàn)得出碳化溫度在800 ℃～900 ℃時(shí)傳感器的靈敏度最高［30］。但是，碳化給予織物的碳含量和比表面積（SSA）是有限的，因此LAM D V 等［31］在常規(guī)碳化之前，在織物上涂覆金屬納米氧化物膜，碳化后金屬納米粒子進(jìn)入織物孔隙中使碳化棉織物具有高電化學(xué)性能、高孔隙率以及在重復(fù)機(jī)械變形下的優(yōu)異柔韌性。LI Z H 等［32］借助激光直寫(xiě)技術(shù)（LDW）在碳化真絲織物繪制石墨烯圖案，制成的傳感器具有典型的壓阻特性和高靈敏度。相較于涂層、紡織兩種方式，通過(guò)碳化獲得的織物導(dǎo)電性和機(jī)械性能較差，因此，往往需要結(jié)合其他方式增強(qiáng)其性能。

4 柔性織物傳感器的應(yīng)用

基于織物的柔性傳感器可集成到服裝內(nèi)部，貼近人體皮膚實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)健康和運(yùn)動(dòng)狀況，在醫(yī)療健康、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、智能防護(hù)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

4.1 運(yùn)動(dòng)檢測(cè)

監(jiān)測(cè)人體運(yùn)動(dòng)信號(hào)被認(rèn)為是評(píng)估和監(jiān)督人體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的有效方法。將織物傳感器集成到人體活動(dòng)關(guān)節(jié)處，如手指、膝蓋、腳底等部位，收集人體運(yùn)動(dòng)和生理信號(hào)，以確保健康和正確的運(yùn)動(dòng)姿勢(shì)，有助于康復(fù)、醫(yī)療和運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)。VU C C 等［33］將傳感器集成在手套上，觀測(cè)手指運(yùn)動(dòng)的角度變化；將其貼在頸部皮膚上，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)說(shuō)話、咳嗽和吞咽時(shí)的咽部運(yùn)動(dòng)。ZHANG L 等［34］將壓力傳感器放置在測(cè)試儀的底部和膝蓋上，記錄行走和跑步的實(shí)時(shí)響應(yīng)信號(hào)，顯示出的響應(yīng)波形是規(guī)則、穩(wěn)定的且易于區(qū)分，該傳感器可以調(diào)整人在跑步和走路時(shí)的姿勢(shì)，輔助運(yùn)動(dòng)健身。足底壓力分布在診斷下肢疾病、鞋類設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)損傷預(yù)防和運(yùn)動(dòng)姿勢(shì)研究中非常重要，GUO X H 等［35］為了確定行走過(guò)程中足底壓力的分布特征，將行走過(guò)程分為四個(gè)階段，腳跟、全足、中足和拇趾，并分析了足底受力情況。

4.2 醫(yī)療健康

隨著社會(huì)老齡化以及生活方式的改變，導(dǎo)致慢性病常態(tài)化，織物傳感器可以用于日常生活中監(jiān)測(cè)身體的實(shí)時(shí)健康狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在疾病并進(jìn)行健康評(píng)估和醫(yī)學(xué)救助。目前常見(jiàn)的織物傳感器一般用于監(jiān)測(cè)人體的脈搏、心跳、血氧等基本指標(biāo)。TANRKUT E 等［36］制造了一種可以測(cè)定人體內(nèi)雌二醇水平的電化學(xué)傳感器，通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)定有效預(yù)防女性身體疾病發(fā)生。BENVIDI A 等［37］設(shè)計(jì)了一種可以檢測(cè)DNA 序列的電化學(xué)生物傳感器。這種傳感器能輔助醫(yī)療正確、快速地檢測(cè)出人體是否已經(jīng)感染某種病毒。為幫助臥病在床的老年人，開(kāi)發(fā)了一種靈敏度在14.4 kPa-1的織物壓力傳感器，可以用于檢測(cè)臥床患者身體的壓力、濕度和出汗量的變化，預(yù)防褥瘡的發(fā)生［38］。

4.3 智能防護(hù)

可穿戴織物傳感器在幫助特殊人群作業(yè)、生活等方面起到一定的安全保護(hù)作用，常見(jiàn)的智能安全防護(hù)設(shè)備一般是針對(duì)危險(xiǎn)狀況進(jìn)行預(yù)判并提前預(yù)警。CHENG R 等［39］將一種安全環(huán)保的自熄阻燃棉織物的摩擦納米發(fā)電機(jī)集成到消防服中，可用于森林自救和火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，即使火災(zāi)發(fā)現(xiàn)者無(wú)法正確描述火災(zāi)位置，也能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地傳輸火災(zāi)位置信息。LAI Y C 等［40］為了證明防水織物基多功能摩擦納米發(fā)電機(jī)傳感器的適用性，將其放置到傘和雨衣上。雨滴的沖擊能量可以轉(zhuǎn)化為電能并點(diǎn)亮數(shù)十個(gè)發(fā)光二極管，可以避免人們?cè)谟晏煲蛞暰€模糊而引起的交通事故。

5 結(jié)論

柔性織物傳感器具有輕薄透氣、柔軟可任意變形以及可與其他材料高度集成等特點(diǎn)，已成為智能可穿戴設(shè)備中最有發(fā)展前景的領(lǐng)域之一。目前柔性織物傳感器的研究、應(yīng)用已取得了較大進(jìn)展，但仍有很多問(wèn)題亟待解決。一是柔性織物傳感器的電氣性能要低于傳統(tǒng)的硬件傳感器，并且易受到水洗、磨損、拉伸等外力影響，難以滿足大規(guī)模制備以及長(zhǎng)期維持高性能和穩(wěn)定性。二是目前大多數(shù)基于織物傳感器的研究主要致力于提升單個(gè)傳感器的靈敏度和實(shí)用性，實(shí)現(xiàn)具有低交叉靈敏度的新型傳感機(jī)制和有效的刺激解耦算法的多功能傳感器具有一定挑戰(zhàn)性。三是將柔性織物傳感器與顯示器、數(shù)據(jù)處理和傳輸單元、能量收集器或電池等其他通常較硬的組件進(jìn)行異質(zhì)集成，由于材質(zhì)和性能不同，織物傳感器和其他組件之間在反復(fù)的機(jī)械變形作用下會(huì)產(chǎn)生裂紋和分層，從而導(dǎo)致設(shè)備失效。因此，實(shí)現(xiàn)低成本、微型化、高速率、多功能和集成技術(shù)方面的提升是柔性智能可穿戴的迫切需要。未來(lái)，具有多功能、微型化等綜合特性的織物柔性傳感設(shè)備有望融入我們的生活，不僅滿足日常穿著的需要，還將大規(guī)模服務(wù)于個(gè)性化醫(yī)療、安全防護(hù)以及人機(jī)交互等新興領(lǐng)域。