《基于纺织品的可穿戴电子技术的最新进展:对材料、设备和应用的全面审查》

  • 来源专题:纳米科技
  • 编译者: 郭文姣
  • 发布时间:2017-12-18
  • 可穿戴电子产品正在成为下一代人友好的电子设备的平台。一种具有多种功能和对人体可适应能力的新型设备是必不可少的。这些新的概念装置很可能是一组各种功能设备,如显示器、传感器、电池等,它们的工作条件非常不同,在人体上或在人体上。在这些方面,电子纺织品似乎是一种非常合适的可能性,因为纺织品的独特的特性,例如重量轻、弹性好,以及它们固有的温暖性和符合的特性。因此,电子纺织品已发展成为以纤维为基础的电子服装或身体可连接的类型,以促进具有可适应格式的关键部件的大规模工业化。虽然这些进展值得注意,但它们的电气性能和设备特性仍然不能满足消费者水平的电子纺织系统。为了解决这些问题,创新的结构和材料设计,以及新的加工技术已经被引入到电子纺织系统中。综述了近年来有关功能材料和设备的研究进展,包括其增强的光电性能和力学性能。此外,还讨论了剩余的挑战,并提出了促进电子纺织系统全面实现的有效策略。

    ——文章发布于2017年12月4日

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  • 《SMARTCOMP:复合材料的智能纺织品》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2018-01-29
    • SMARTCOMP是基于Textronic 元素和功能材料实施的智能复合材料的研究和开发的项目,该项目的实施旨在研发用于装饰,室内设计,住处和创新产业复合材料制造的智能纺织品结构。 项目负责人AITEX 分享智能纺织品广泛应用所需的丰富经验,其中包括研究所将传感器集成到复合材料中,创造出一种能够对外部刺激做出剧烈反应的纺织品的能力。 AITEX在SMARTCOMP 项目范围中,开发智能功能材料的措施包括以下内容。 纺织绣花电路技术。 刺绣技术可以将股线编织成柔软的表面,该技术用于将高性能导电纱线插入到不同类型的织物中。 这是将传感器、执行器、连接和能量供应系统集成到布料中的一种高效方式。 这种方式也适用于丝绸,羊毛和亚麻纱等,允许插入各种形状和尺寸的亮片,并可以编织或插入胶带和鞋带。 刺绣所提供的多样化功能也可以用于该项目应用领域的功能复合材料的开发。 柔性电路的数字印刷技术。电子印刷允许使用与印刷技术更通用的技术,将电子或光子装置压印到织物上,两者主要区别在于使用导电或半导电油墨。电子印刷不再处于实验阶段,今天已经成为现实,该技术开创了无数种可能,蕴藏着巨大的潜力。电子印刷技术赋予商业上可获得的纺织产品的创新功能和不同特性。其最突出的特点是灵活性、易集成性、适应不同环境的能力、成本效益以及它能够相对容易地扩展成更大格式。现代印刷设备和油墨的发展使得能够将连续的层叠加在彼此之上,每层是由具有不同导电性和电化学特性的材料制成的,目的是能够创建新的应用和开发功能性纺织品,诸如电致发光,加热织物和具有传感功能等特性的织物。 连续层压技术。有多种类型的层压可用。连续层压技术是使用一种不间断的系统,该系统通过施加压力和温度来粘合不同类型的基材。该过程在隧道中进行,通过该隧道将材料在涂有聚四氟乙烯涂层的传送带上传送。该系统包括完全独立的加热和冷却组件,目的是确保材料和粘合剂被加热到正确的温度并成功粘合。然后将复合物冷却以确保各层保持稳定并完全对齐。该系统可以粘合各种各样的部件以形成一个完整的复合材料,包括刚性和柔性的纺织品、泡沫、聚合物等,以及不同的厚度,重量和性能。压力、温度、速度和皮带之间的间隙都可以调整到最佳状态。连续层压与其他方法不同之处在于其能够使用各种粘合剂(粉末、膜或膜等中的粘合剂)生产长期的复合材料。除了在部件层之间提供必要的粘附性之外,粘合剂还根据所施加的热塑性聚合物和层压期间使用的重量的不同而施加不同的机械性能。该系统在包含智能纺织部件的层压复合材料的开发中具有巨大的潜力。 通过这种方法,SMARTCOMP 项目旨在验证用于开发和制造增强型功能性物品的有效雏形。
  • 《苏州纳米所在柔性可穿戴电子及其应用方面取得新进展》

    • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:冯瑞华
    • 发布时间:2018-06-07
    • 当前人工智能快速发展,各种类人功能智能机器人层出不穷, 触觉感知是人类和未来智能机器探索物理世界的基础性功能之一,发展具有触觉功能的仿生电子皮肤柔性感知器件,并实现 器件与柔软组织间的机械匹配性 具有重要的科学意义和应用价值。   受 指纹能够感知物体表面纹理的启发,中国科学院苏州纳米所张珽研究团队在前期研究基础上( Nano Research 2017, 10(8): 2683-2691 ),采用内外兼具金字塔敏感微结构的柔性薄膜衬底及单壁碳纳米管导电薄膜,设计与制备了具有宽检测范围( 45-2500 Pa )、高灵敏度( 3.26 kPa -1 )的叠层结构柔性振动传感器件 - (图 1b ) 。并 建立了其摩擦物体表面时振动频率与物体表面纹理粗糙度的模型: f = v/λ (图 1 ; v :柔性传感器相对速度运动; f :振动频率; λ :起伏间距即波长)。 该柔性仿生指纹传感器可应用于物体表面精细纹理 / 粗糙度的精确辨别,最低可检测 15 μm×15 μm 的纹路,超过手指指纹的辨识能力( ~50 μm×50 μm )。也能够实现对切应力、及盲文字母等高灵敏检测与识别,这些特性将在机器人电子皮肤的触觉感知、智能机械手等方面有重要潜在应用。相关结果已发表在 Small (2018, 1703902, 1-9; DOI: 10.1002/smll.201703902) ,并被 Advanced Science News 以“ A New Bionic Skin; Makes Sense ”为标题报道(图 2 ),论文第一作者是硕士研究生曹玉东和李铁博士。      图 1. ( a )手指粗糙度触觉感知仿生模型;( b )叠层结构柔性指纹传感器模型;( c )柔性传感器实现仿手指指纹织物纹理响应及其( d )最小粗糙度感知与( e )对盲文字母感知。      图 2 Advanced Science News 对仿生指纹柔性传感器报道   作为柔性可穿戴电子,器件与柔软组织间的机械不匹配是该领域需要解决的关键科学问题之一。针对上述关键科学问题,近期张珽研究团队报道了一种具有褶皱核鞘结构的纤维状超延展柔性应变传感器,该传感器在全工作范围内有高灵敏度,既可以对微弱应变又可以对大应变有良好的响应。 依据模型 , , ( H : 褶皱振幅, h :鞘层厚度, e pre :纤维核预应变, e c :纤维核材料产生褶皱的临界应变, l :褶皱波长, hs :鞘层单层薄膜的厚度, n :鞘层薄膜层数),通过预拉伸 - 包裹 - 释放策略可控的引入褶皱结构,这些褶皱相互接触构成了额外的接触电流通路(图 3 )。该导电通路会在器件被拉伸的过程中因褶皱分开而发生明显的变化,加之鞘层为对应变敏感的 MWCNT/TPE 复合薄膜,因此该应变传感器在极大的应变范围内( > 1135% )均具有高灵敏度( GF: 21.3, 0%-150%; 34.22, 200%-1135% ) 。这些优异的性能赋予了超延展应变传感器对微小肌肉运动以及大范围的关节运动实时监测的能力,同时也可应用于植入医疗,如用于数字化评定肌腱康复(图 4 )。该研究成果近期发表于 Advanced Science ( DOI: 10.1002/advs.201800558 ),文章第一作者是博士研究生李连辉。