中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
柔性可穿戴電子系統作為新型的便攜式電子設備，在人機交互、狀態(tài)監測、醫療保健等領(lǐng)域具有廣泛的應用。性能優(yōu)越的可穿戴電子系統通常需要堅韌的材料來(lái)保證其耐用性和穩定性。由于纖維狀的電子材料更易于集成到可穿戴設備中，且具有優(yōu)良的結構靈活性，從而成為可穿戴電子系統中必不可少的基本組件。然而，制備兼具較高機械強度和優(yōu)異拉伸性能的纖維材料仍然極具挑戰。
超強可拉伸纖維應變傳感器
西北工業(yè)大學(xué)黃維院士團隊王學(xué)文教授課題組與北京理工大學(xué)準聘教授宋維濤合作，報道了一種可用于人體健康監測的柔性纖維應變傳感器（Adv. Mater. 2022, 2107511）。在這項工作中，研發(fā)團隊巧妙地利用外層與內芯力學(xué)性能耦合的策略，以一種高強度、高彈性的新型聚氨酯（PU）作為導電纖維傳感器的內芯，極大的增強了纖維應變傳感器的力學(xué)性能，實(shí)現了同時(shí)具備高力學(xué)強度和優(yōu)異拉伸性能的柔性纖維傳感器，解決了機械性能與拉伸性能難以兼容的難題。此外，還利用靜電紡絲技術(shù)實(shí)現了不同直徑纖維傳感器的可控制備，并通過(guò)微纖維網(wǎng)絡(luò )結構以及封裝層的共同作用，極大的降低了纖維傳感器的恢復遲滯性。
新型纖維應變傳感器同時(shí)具有優(yōu)異的應變范圍（~700%）和較高的拉伸強度（~17.6 MPa）。在應變檢測中表現出高靈敏度和超高的應變分辨率（0.0075%），且可實(shí)現對0~40Hz低頻振動(dòng)信號的精準監測。研發(fā)團隊將高性能纖維應變傳感器植入到衣服中，研制了柔性可穿戴智能健康監測系統，該智能電子服裝可實(shí)現對身體震顫、脈搏、呼吸、手勢及6種人體運動(dòng)姿態(tài)的實(shí)時(shí)監測。該成果將有助于推動(dòng)健康評估與疾病診斷技術(shù)向智能化、高效化、精準化等方向發(fā)展，為改進(jìn)和提升醫療信息傳遞、處理的效率和質(zhì)量提供新的思路，促進(jìn)遠程醫療、“無(wú)人”醫療、智慧醫療等變革性醫療技術(shù)的發(fā)展，為智能時(shí)代的實(shí)現提供重要的技術(shù)儲備。
上述工作得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃（2020YFB2008501）、國家自然科學(xué)基金（11904289，61960206007）、陜西省自然科學(xué)基金（2019JQ-613）、陜西省重點(diǎn)研發(fā)計劃項目（2020ZDLGY04-08、2020GXLH-Z-027）、寧波市自然科學(xué)基金項目（202003N4003）、中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費、西北工業(yè)大學(xué)翱翔海外學(xué)者等經(jīng)費的支持。
作者團隊介紹
西北工業(yè)大學(xué)黃維院士團隊王學(xué)文教授課題組專(zhuān)注于柔性傳感材料與器件相關(guān)研究，并探索其在特殊環(huán)境下的健康醫療、人機交互等戰略新興領(lǐng)域的應用。課題組瞄準解決柔性傳感器與特殊環(huán)境適應性的矛盾，圍繞“傳感材料與系統的柔性化策略及電子調控機制”開(kāi)展相關(guān)研究工作，已在Science Advances、Advanced Materials、JACS等學(xué)術(shù)期刊發(fā)表研究論文70余篇，他引5000余次，相關(guān)研究成果被《央視新聞》、《科技日報》、《中國科學(xué)報》、Materials Today、
Phys.org等多個(gè)國內外媒體和網(wǎng)站報道。已申請PCT專(zhuān)利和中國發(fā)明專(zhuān)利20余項，獲授權中國發(fā)明專(zhuān)利10余項、獲授權歐洲專(zhuān)利、美國專(zhuān)利、澳大利亞專(zhuān)利、日本專(zhuān)利各一項。
