信息科學技術學院胡又凡特聘研究員課題組在可穿戴織物電子器件研究中取得重要進展

技術的不斷進步給傳統織物帶來了新的能力，使得人們有可能改變與其服裝和其他紡織產品交互的方式。近來引起關注的智能織物可與穿戴者或環境進行數據跟蹤和交互，在人類健康、遠程醫療、公共安全、國防等重要領域都具有廣泛的應用前景。然而，在目前這種技術的發展中，其真正全部潛力的釋放仍然存在幾個巨大的挑戰，特別是與現有紡織工業技術的兼容性與可擴展性，以及織物的可洗滌性等，這對材料、器件設計和製造工藝提出了更為苛刻的要求。

北京大學信息科學技術學院、納米器件物理與化學教育部重點實驗室特聘研究員胡又凡課題組與香港理工大學紡織及制衣學系鄭子健副教授題組針對新型可穿戴織物展開合作研究，近期取得重要進展。他們通過紡織機紡織製備，實現了用於人體能量收集和呼吸監測的可機洗織物電子器件。

聯合課題組採用聚合物輔助沉積法得到表面鍍銅的滌綸紗線和以此為內芯表面覆蓋聚醯胺的紗線。由於兩種紗線均具有很好的機械強度，並且可以量產，因此可以在商用紡織機上通過平紋紡織的方式得到織物電子器件。當織物發生形變時，在每一個兩根紗線交叉處，兩種性質不同的表面產生摩擦，誘發感應電荷。於是，在不斷發生形變的過程中，機械能轉變為電能，通過這種方式所得到的織物電子器件類似於傳統織物，非常柔軟，可以捕捉到人體的微弱運動，最終實現了運動能量的收集和穿戴式的呼吸監測。與此同時，該織物電子器件在經歷了若干次機器洗滌測試後，仍然能夠維持良好的性能。與紡織工業的兼容性、所展示的可機洗性，以及對微弱運動的敏感性使得該類型的織物電子器件未來在運動監測、醫療監控，甚至公共安全方面都具有巨大的應用潛力。

2016年12月初，該工作以《通過直接編織金屬紗線實現有效人體呼吸監測的可機洗織物摩擦發電機》（Machine-washable textile triboelectric nanogenerators for effective human respiratory monitoring through direct weaving of metallic yarns）為題，發表在材料學領域重要期刊《先進材料》（Advanced Materials, 2016，28, 10267），並被選為當期的封面題圖（frontispiece）；信息學院碩士研究生趙至真為共同第一作者，胡又凡為通訊作者。

相關工作得到國家「青年千人計劃」、國家自然科學基金、國家重點基礎研究發展計劃等支持。

編輯：白楊