江南大学《AFM》：一体成型智能织物，同步实现热湿舒适与行为感知

【研究背景】

智能电子纺织品在运动监测、医疗健康等领域展现出巨大潜力，但其实际应用仍面临多重技术瓶颈。传统电子纺织品往往难以兼顾高灵敏度感知与穿戴舒适性——功能层堆叠的设计导致织物厚重不透气，高强度运动时汗液积聚不仅引发不适，还会干扰传感器信号；长期暴露在阳光下，材料老化问题突出；复杂的制造工艺更制约了规模化生产。这些痛点限制了智能电子纺织品在户外运动、长期健康监测等场景的应用效果。

【工作介绍】

鉴于此，江南大学孙丰鑫团队提出一种纱线编织一体成型的超构织物，制备具有高性能传感、辐射冷却和跨梯度导湿多功能无缝集成的电子纺织品。受气泡的高弹性启发，该工作首先采用发泡技术制备高灵敏压阻纱，并结合编织工艺形成双模态传感的纱线交织点阵，并通过编织工艺将传感点阵无缝嵌入织物内层，构建出稳定的交织感应网络，提升了传感的稳定性和鲁棒性。织物表层和里层功能纱线配置有效增强了人体红外辐射和户外太阳光谱反射，实现高效的被动降温效果。通过接结纱拓扑连接优化汗液传导路径，促进微量液体条件下的高效跨梯度汗液传导，有效提升了织物在热湿环境下的穿着舒适性。该研究可为基于结构和几何设计的热湿管理电子纺织品设计提供新思路，有助于推进可穿戴技术在户外运动、健康监测等领域的推广与实际应用。相关成果以“Knot-Patterned Treble-Weaving Smart Electronic Textiles With Advanced Thermal and Moisture Regulation for Seamless Motion Monitoring”为题发表于《Advanced Functional Materials》，江南大学硕士研究生赵洁云为论文第一作者。

【智能电子纺织品制备与传感性能】

将气泡压阻纱线和交叉缠绕纱线正交相叠，构建网格化传感阵列。气泡压阻纱线以银镀尼龙为电极核心，表面涂覆含碳粉和铜纳米颗粒的PDMS混合材料并通过高温发泡形成气泡结构，实现高灵敏度压力检测。可拉伸传感纱线以弹性氨纶为芯纱，将镀银尼龙围绕芯纱交叉缠绕形成稳定的导电网络用于应变检测。这些功能纱线通过剑杆织机进行织造，制备一体成型的智能电子纺织品，展现出高压力灵敏度和应变灵敏度以及优良的耐久性。独特的编织结构确保了传感单元在洗涤、摩擦和紫外线照射等严苛条件下的稳定性，同时实现了传感信号采集与穿戴舒适性的平衡。

图1. 智能热湿管理电子纺织品分层结构设计与工业化制造。

图2. 双模态传感纱结构设计与传感性能表征

图3. 智能热湿管理电子纺织品的分层结构设计与传感性能表征。

【智能电子纺织品热湿管理性能】

织物结构的表层采用PLA-ZnO纱线实现高太阳光反射率（90.0%）和中红外发射率（90.5%），里层选用具有优良中红外透射率的PE纱线促进人体热量散发，并通过接结纱线构建定向导湿通道。热湿性能测试表明，该纺织品可在0.2秒内将水分从疏水面快速输送到亲水面，水分蒸发速率显著优于商用棉织物，户外测试中能使皮肤温度比棉织物降低约5.9℃。

图4. 基于接结拓扑的热湿管理电子纺织品的单向导湿性能表征

图5. 智能热湿管理电子纺织品的辐射制冷性能表征

图6. 智能电子织物的户外运动穿戴实验以及人体运动监测与行为分析

【总结】

该研究通过纺织品的多级结构和拓扑构形设计，实现热湿管理和感知功能的无缝集成，可为户外运动、健康监测等场景提供更可靠的穿戴方案。有望拓展至医疗康复、虚拟现实交互等领域，可望助推智能纺织品的低成本与规模化应用。