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  智能紡織技術(shù)是過(guò)去二十年發(fā)展起來(lái)的一門(mén)新興前沿技術(shù)，是化學(xué)、物理學(xué)、材料工程、電子工程、光電工程和紡織工程等多學(xué)科交叉、滲透、融合而成的結(jié)果。研究對(duì)象為具有傳感、伺服、通訊、記憶、自適應(yīng)、自修復(fù)、自供能量和學(xué)習(xí)等功能的纖維及其集合體器件，可按程序感知外部激勵(lì)并作出響應(yīng)。智能紡織與微電子集成而成的可穿戴系統(tǒng)有很多特點(diǎn)，如柔性 、大變形 、輕盈 、大面積 、時(shí)尚 、舒適、不影響人或機(jī)器的活動(dòng)與功能，容易維護(hù)保養(yǎng)、可實(shí)時(shí)在線長(zhǎng)期使用等等。既是具有顛覆性的科技，也是近年世界科研的熱點(diǎn)之一。在機(jī)器人人機(jī)界面、大面積光電子器件和系統(tǒng)、交通運(yùn)輸、安全保護(hù)、智能物聯(lián)網(wǎng)、智能城市、醫(yī)療保健、可穿戴器件和系統(tǒng)等工程領(lǐng)域具有較大優(yōu)勢(shì)。同時(shí)可采用安全綠色的功能材料，用成熟的機(jī)器設(shè)備和加工工藝在常溫或較低溫度和非真空條件下規(guī)模生產(chǎn)。

  香港理工大學(xué)智能可穿戴研究中心陶肖明教授研究團(tuán)隊(duì)多年來(lái)深耕于智能紡織可穿戴科學(xué)與技術(shù)的研究與應(yīng)用，在這一領(lǐng)域進(jìn)行了許多開(kāi)創(chuàng)性的工作。最近陶肖明團(tuán)隊(duì)在Advanced Materials期刊上應(yīng)邀發(fā)表了題為“Smart Textile Integrated Microelectronic Systems for Wearable Applications”的綜述文章。2014年，該團(tuán)隊(duì)在同一期刊應(yīng)邀發(fā)表題為“Fiber-based wearable electronics: a review of materials, fabrication, devices and applications“的綜述文章。今年這篇綜述文章總結(jié)了自2014年以來(lái)最近五年智能紡織集成可穿戴領(lǐng)域研究的新進(jìn)展。包括材料、器件制備、系統(tǒng)集成、應(yīng)用場(chǎng)景以及體系安全性的考量，為這一領(lǐng)域未來(lái)的研究提供了系統(tǒng)的參考。

圖 1 人體表面的智能可穿戴系統(tǒng)載體。

  與2014年的綜述不同的是，本文更側(cè)重智能紡織集成的可穿戴系統(tǒng)和形成智能紡織可穿戴系統(tǒng)的多個(gè)途徑。通過(guò)在微米級(jí)纖維的表面和中間建有納米或亞微米級(jí)功能器件結(jié)構(gòu)、或在纖維集合體（如紗線、織物等）內(nèi)部或表面建筑同樣尺度功能器件結(jié)構(gòu)、或?qū)⑽㈦娮有酒騇ENS器件或纖維基器件與纖維集合體以非同質(zhì)器件集成技術(shù)組成超級(jí)智能器件/系統(tǒng)。

  這五年來(lái)，世界范圍內(nèi)的許多研究團(tuán)體設(shè)計(jì)與發(fā)展了多種多樣基于紡織結(jié)構(gòu)的傳感器、驅(qū)動(dòng)器、能量轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)體系，并通過(guò)不斷的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，使這些功能器件的性能得到了不斷提升。相對(duì)于智能織物領(lǐng)域的其他綜述文章，本篇綜述在涵蓋了傳感器、驅(qū)動(dòng)器、顯示器、能量轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)存器件這些倍受科研人員關(guān)注的方面的同時(shí)，也采用了大量篇幅關(guān)注智能紡織可穿戴系統(tǒng)的工業(yè)應(yīng)用的相關(guān)內(nèi)容。例如第三章中，作者用了三個(gè)小節(jié)分別介紹了織物基天線、線路板與存儲(chǔ)器件。雖然這些功能元件的學(xué)術(shù)研究在目前熱度并不高，但它們對(duì)于織物基集成微電子系統(tǒng)的構(gòu)建至關(guān)重要。在第五章中，作者除了系統(tǒng)描述了智能織物對(duì)于人類的可穿戴應(yīng)用外，也介紹了多種非人類體系的應(yīng)用場(chǎng)景，包括太陽(yáng)能建筑頂棚、大壩質(zhì)量監(jiān)控以及管道流量檢測(cè)等。此外，作者在第六章中系統(tǒng)討論了智能織物帶來(lái)的材料安全與信息安全的問(wèn)題，也提出了一些可能的解決方案。這些內(nèi)容不僅對(duì)于學(xué)術(shù)界有著很高的參考價(jià)值，也對(duì)工業(yè)界有著積極的借鑒意義。

圖 2 可穿戴智能織料的多種應(yīng)用場(chǎng)景。

  本綜述文章的第一作者為香港理工大學(xué)紡織服裝學(xué)系的博士后史濟(jì)東與博士生劉蘇，通訊作者為香港理工大學(xué)紡織服裝學(xué)系的陶肖明教授，共同通訊作者為香港理工大學(xué)紡織服裝學(xué)系的陳韋教授與應(yīng)用物理系的柴揚(yáng)教授。華南理工大學(xué)與中科院蘇州納米與仿生技術(shù)研究所的研究人員也參與了本綜述文章的撰寫(xiě)。

  論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201901958