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可机洗的人体织物传感器
技术的不断进步给传统织物带来了新的能力，使得我们有可能改变与我们的衣服以及其他纺织产品交互的方式。“智能织物”可以与穿戴者或者环境进行数据跟踪和交流，这在健康监控、健身、以及公共安全等领域都具有非常广泛地应用前景。近日，北京大学的胡又凡团队和香港理工的郑子健团队合作开发了一种新型的织物传感器，可以捕捉人体的微弱运动。
在目前“智能织物”这种技术的发展中，仍然存在几个巨大的挑战，特别是与现有纺织工业技术的兼容性以及织物自身的可洗涤性。前者对于智能织物的大规模生产和真正进入应用至关重要，而后者是作为日常穿着织物的一个基本要求。这两点实际上对织物电子器件在材料选择、器件设计和制造工艺上提出了极为苛刻的要求。
北京大学和香港理工联合团队开发出来的新型织物传感器，同时解决了上述两个问题。首先选取了纺织工业常用的涤纶纱线作为加工基本单元，通过聚合物辅助沉积的方法得到了表面镀铜的涤纶纱线，以及以此为内芯表面覆盖聚酰胺的纱线。由于两种纱线都具有很好的机械强度，并且可以量产，因此可以在商用的纺织机上利用两种纱线通过平纹纺织的方式得到织物电子器件。这种织物电子器件充分利用了织物自身的结构特点，当发生形变时，在每一个两根纱线交叉的地方，两种性质不同的表面产生摩擦，并且诱发感应电荷。在不断发生形变的过程中，机械能可以转变为电能。通过这种方式得到的织物与普通织物类似，非常柔软，可以感受到人体的微弱运动，将其与心率带结合，佩戴在胸腔外围，实现了人体呼吸速率和深度的监测。除此之外，基于机械性能良好的构建材料和巧妙的器件设计，得到的织物可以通过了标准的工业洗涤测试。与纺织工业的兼容性，所展示的可机洗性，以及对微弱运动的敏感性，使得该类型的织物电子器件未来在运动监测、医疗监控甚至公共安全方面都具有巨大的应用潜力。
该工作发表在《先进材料》（Adv. Mater., 2016, 28, 10267-10274），并被杂志选为Frontispiece。北京大学为第一单位，硕士研究生赵至真和Casey Yan为第一作者。
该论文作者为：Zhizhen Zhao, Casey Yan, Zhaoxian Liu, Xiuli Fu, Lian-Mao Peng, Youfan Hu, Zijian Zheng
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Machine-washable Textile Triboelectric Nanogenerators for Effective Human Respiratory Monitoring through Direct Weaving of Metallic Yarns
Adv. Mater., 2016, 28, 10267-10274, DOI: 10.1002/adma.201603679