智能紡織品是人工智能時(shí)代的研究焦點(diǎn)，也是智能可穿電子器件的終極目標(biāo)。但在戶外有限的條件下，實(shí)現(xiàn)“動(dòng)可傳感，穿可舒適，觸可防護(hù)”的智能紡織品還面臨巨大挑戰(zhàn)。
為解決上述問(wèn)題，課題組以仿生鱗片結(jié)構(gòu)為啟發(fā)，通過(guò)針織全成形（3d-knitting）編織技術(shù)，織造了兼具智能性（能量采集和傳感）與功能性（拒水和物理保護(hù)）的三維仿生鱗片針織結(jié)構(gòu)摩擦納米發(fā)電機(jī)（BSK-TENG）。利用BSK-TENG作為自供電、可穿戴的人機(jī)交互傳感設(shè)備，設(shè)計(jì)并制造了一種具有無(wú)線信號(hào)傳輸功能的多功能智能個(gè)人戶外救援系統(tǒng)。通過(guò)手指觸摸，可輕松實(shí)現(xiàn)一鍵呼救。此外，仿生鱗片針織結(jié)構(gòu)材料在彎曲過(guò)程中表現(xiàn)出的各向異性，可為人體關(guān)節(jié)提供支撐保護(hù)的同時(shí)，保持織物固有的良好性能，如柔性及穿著舒適性，可滿足保護(hù)性和靈活性的矛盾要求，這對(duì)智能戶外服裝的應(yīng)用至關(guān)重要。這項(xiàng)研究表明，兼具智能性和功能性的BSK-TENG在多功能智能紡織品、智能結(jié)構(gòu)材料、及智能防護(hù)材料等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
該工作近日以“Industrial production of bionic scales knitting fabric-based triboelectric nanogenerator for outdoor rescue and human protection”為論文標(biāo)題在線發(fā)表在《Nano Energy》期刊（IF=17.881）。課題組博士研究生牛麗為論文第一作者；江南大學(xué)針織中心馬丕波教授、蔣高明教授與陳超余副研究員為論文共同通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金(11972172)、省部共建紡織新材料與先進(jìn)加工技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題（FZ2021013）資助。
論文鏈接為：https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2022.107168。
圖1 BSK-TENG結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制備
圖2 BSK-TENG作為自供能傳感器用于無(wú)線信號(hào)傳輸?shù)膫€(gè)人戶外救援系統(tǒng)應(yīng)用