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  柔性紗線傳感器是智能可穿戴電子產(chǎn)品的關(guān)鍵組件。然而，大規(guī)模制造具有多功能和穿著舒適性的高性能紗線傳感器仍然是一個挑戰(zhàn)。近期，武漢紡織大學(xué)徐衛(wèi)林院士團隊的夏治剛教授，攜手中科院納米能源所董凱研究員、華中科技大學(xué)蘇彬教授，受DNA雙螺旋穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，通過摩擦包芯復(fù)合的液流紡紗技術(shù)（圖1），開發(fā)了一種基于液態(tài)金屬的雙螺旋包芯紗，實現(xiàn)了柔性紗線傳感器的大量生產(chǎn)，用于人體運動監(jiān)測、能量收集和熱管理。 

圖1. 多功能液態(tài)金屬基紗線傳感器的制備過程

  硅橡膠賦予紗線低遲滯并且穩(wěn)定的拉伸回復(fù)性能。此外，由于紗線穩(wěn)定的雙螺旋和多級結(jié)構(gòu)，紗線及其織物表現(xiàn)出柔韌、透氣、且耐水洗的綜合優(yōu)勢（圖2）。 

圖2. 多功能紗線傳感器的機械性能和耐水洗及透氣性能

  雙螺旋包芯紗線通過將兩根導(dǎo)電中空絲并捻，形成了柔性電容器結(jié)構(gòu)。受拉伸作用力，該紗線傳感器的兩根導(dǎo)電絲之間接觸面積增加，因此紗線傳感器的電容隨拉伸應(yīng)變增加而增大，且表現(xiàn)出良好的工作范圍 (100%)、高靈敏度、超低滯后、穩(wěn)定和高耐用性（6000次循環(huán)）,可應(yīng)用于可穿戴傳感應(yīng)用（圖3）。 

圖3. 多功能紗線傳感器的電容傳感機理及其應(yīng)用

圖4. 多功能紗線傳感器的能量收集及自供能傳感應(yīng)用

圖5. 多功能紗線傳感器的電熱性能及其應(yīng)用

  該工作以Large-scalable fabrication of liquid metal-based double helix core-spun yarns for capacitive sensing, energy harvesting, and thermal management為題發(fā)表在《Nano Energy》上（DOI：10.1016/j.nanoen.2022.108078），第一作者為Deakin-WTU聯(lián)合培養(yǎng)博士付馳宇、唐文楊、武漢紡織大學(xué)研究生繆瑩、徐傲，通訊作者為武漢紡織大學(xué)徐衛(wèi)林院士，中科院納米能源所董凱研究員、華中科技大學(xué)蘇彬教授和武漢紡織大學(xué)夏治剛教授。該工作獲得湖北省科學(xué)技術(shù)廳重點研發(fā)計劃等項目的大力支持。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.108078