近日，纺织科学与工程学院（国际丝绸学院）余厚咏教授课题组在国际著名期刊Nano Energy(IF=19.069)发表了题为“Bottom-up reconstruction of smart textiles with hierarchical structures to assemble versatile wearable devices for multiple signals monitoring”的研究论文(DOI: 10.1016/j.nanoen.2022.107963)。材料科学与工程学院2019级研究生欧阳兆锋（曾获校长特别奖资助）、纺织科学与工程学院（国际丝绸学院）2022级研究生李升鸿、机械控制学院2020级研究生刘建廷为共同第一作者，华体会体育（中国）HTH·官方网站纺织科学与工程学院（国际丝绸学院）余厚咏教授为唯一通讯作者，我校为第一完成单位。
智能纺织品是与各种电子部件（传感器、显示器、电池、蜂鸣器、灯和电路）集成的一体化功能性织物，因其在医疗监测、人机交互和主动预警方面的巨大潜力吸引了极大关注。作为智能可穿戴系统，智能纺织品必须满足服装轻质保暖、柔韧透气的基本特征，除此之外，在实际应用的复杂工况下（各种变形、摩擦和水下环境），智能纺织品也有望实现对体温和人体全方位运动的实时监测。通常，制备智能纺织品是通过在绝缘纱线上负载功能单元（金属纳米粒子、导电聚合物和碳材料），赋予其高导电性，并通过机织、针织或缝纫方法将其融入到织物基底上。作为天然生物质材料的代表，蚕丝由于其质量轻、机械性能优异、耐用性高、生物相容性好和易于大规模生产等卓越特性，吸引了研究人员的目光；但其固有的绝缘特性极大地限制了其在智能纺织品和可穿戴传感器中的进一步发展。为了获得导电蚕丝，现已开发大量实用方法，包括3D打印、湿法纺丝、干法纺丝及导电纳米材料喂蚕吐丝等。但最终得到的复合纱线存在导电成分团聚，不能形成三维连续导电网络，这大大限制了其在智能纺织品中的进一步应用。对丝绸织物进行直接碳化是构建智能纺织品的另一种可行策略，但高温处理极大破坏了天然丝绸原有的机械强度和韧性。因此，开发集结构、机械、电气和加工优势为一体的蚕丝基单一传感系统仍存在很大的挑战。
余厚咏教授课题组提出了一种自下而上可规模化放大制备的策略，实现从导电纱线构建智能纺织品。具体而言，即从蚕丝的五级结构出发，对聚合物结构逐级设计，在第五级组装成丝纳米纤维，最后集成导电纱线。所获得的传感单元不仅保留了蚕丝纱线机械强度、韧性高的优点，同时赋予高导电性，而且可以精准监测各种外界刺激，包括应变、温度和有害气体。通过缝纫技术引入智能纺织品，所得智能纺织品在各种变形、摩擦和水下环境中能保持结构完整性和优异的检测能力。最后结合各种电子器件成功集成了一个智能监测设备，可以实时监测人体运动、体温和环境气体，并在出现异常时提供主动预警，在医疗保健监测、术后健康管理和智能家居方面展现出广泛应用前景。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107963，该论文获得了国家自然科学基金面上项目、浙江省杰青项目等支持。
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