智能電子織物(E-textiles)作為可穿戴技術的重要分支，正在醫療監測、運動健康和人機交互等領域展現出巨大潛力。然而，電子織物的發展長期受限于傳感性能與穿戴舒適性的固有矛盾——既需維持高精度傳感，又要確保熱濕舒適度。這一傳感-舒適性權衡問題已成為智能織物實用化的關鍵瓶頸。
圖1. 智能熱濕管理電子織物的結構設計與功能。
近日，江南大學孫豐鑫研究團隊提出一種紗線一體成形的紡織超結構織物，制備具有高性能傳感、輻射制冷和跨梯度導濕功能的電子紡織品。不同于傳統的層層組裝式結構，該工作采用"全紗線基"的一體化編織工藝，將雙模態傳感紗編織于織物內層，形成穩定的交織感應陣列以提高傳感魯棒性；同時表層和底層的功能紗配置有效提高太陽光譜反射和人體紅外輻射，并借助接結紗線拓撲構形突破梯度導濕的局限，建立微液量下的跨梯度汗液傳導路徑，有效提高了人體熱濕舒適性。該工作可為基于結構導向的熱濕舒適型電子織物開發提供新策略，有助于推進高性能智能紡織品的低成本和規模化生產與應用。相關研究以標題為“Knot-Patterned Treble-Weaving Smart Electronic Textiles With Advanced Thermal and Moisture Regulation for Seamless Motion Monitoring”在線發表于Advanced Functional Materials。江南大學紡織科學與工程學院碩士研究生趙潔云為論文第一作者，其他共同作者包括江南大學博士研究生彭陽陽，英國考文垂大學胡鵬鵬助理教授，江南大學胡霄睿、蘇旭中教授。
圖2 戶外與室內運動穿戴實驗及熱濕調控性能表征
圖3 基于智能電子織物的人體運動監測與行為分析
智能調溫電子紡織品的主要創新在于其獨特的織物多尺度、多層級的結構設計。首先，研究團隊受氣泡壓力響應啟發設計的"氣泡壓阻紗線"具有微氣泡表面結構，實現了8.425 kPa?1的高靈敏度（較傳統紗線提升12倍）；其次，"交叉纏繞應變紗線"通過獨特的拓撲結構確保了拉伸時導電網絡的均勻變化和優異耐久性；此外，三重編織架構實現了傳感、導熱和導濕功能層的無縫融合。實測結果表明，該織物不僅能精準識別多種運動模式（包括手臂擺動和0-90°的膝關節彎曲），還能通過頻域信號分析并區分行走與原地踏步等行為模式。此外，在40分鐘戶外跑步測試中，智能電子織物覆蓋區域具有高汗液蒸發率，溫度較未覆蓋區低5.9℃（p<0.01），同時傳感器信號保持穩定（變異系數<3%），展現了優異的熱濕管理能力和環境魯棒性。
因此，該研究提出"結構主導功能"的智能紡織品設計方法，通過紗線拓撲結構編排來實現多功能集成，為智能紡織品開發提供了新范式。而且全紗線基的一體化編織工藝大大簡化了生產流程，使高性能電子織物的規模化生產成為可能，有利于降低智能紡織品的制造成本，可望推進智能紡織品在醫療監護服裝、職業防護裝備、運動競技服裝等領域的應用。
原文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202501912
- 綜述：智能調溫纖維的發展與應用 2016-07-12
