清华大学张莹莹课题组ACS Nano展望论文：面向健康管理的智能纤维与织物

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作为人类文明的象征之一，纤维和织物伴随了人类几千年的发展历程（图1）。纤维的直径通常为几微米到几百微米，具有很高的长径比。从几千年前进入人类生活的蚕丝、棉、麻等天然纤维，发展到如今现代工业化生产的化工纤维，纤维在日常生产和生活中无处不在，它们可以被制作成纺织品，用于服装或结构材料，不仅可用于人体穿戴起到防护、保暖和装饰作用，还可用于航空、建筑、医疗保健等诸多领域。

图1 纤维和织物的发展历史：过去、现在和未来。

近年来，具有传感、致动等功能的智能纤维和织物正在逐渐登上历史舞台。随着人类文明的进步，社会对柔性可穿戴电子技术的需求日益增长。柔性可穿戴电子产品可以实时监测人体生理信号、运动信息和环境信息，服务于智慧医疗与个人健康管理。传统的电子设备通常体积大、柔性差，不能满足可穿戴智能产品的要求。与之相比，纤维和织物具有柔软、透气、轻质等特点，是可穿戴电子产品的理想形态。因此，近几年智能纤维和织物的发展吸引了全球科技工作者和产业界的大量关注。

智能纤维和织物是指具有传感、致动、通讯、适应、记忆、自修复、学习、能量管理（收集或储存）等功能的纤维和织物。智能纤维和织物的发展是纺织技术与化学合成、材料科学、电子、信息、人工智能等诸多领域交叉融合的结果。通过将传统纤维或织物进行物理或化学修饰，或将电子器件嵌入其中，人们逐渐实现了多种多样的智能纤维或织物的制备。随着科技发展，纤维和织物的功能和性能日新月异，从最初的单一功能逐步向多功能发展，并不断有新的功能被发展和实现（图2）。

图2 智能纤维与织物的简要发展时间线。

该展望论文梳理了智能纤维和织物的发展历程，分析了所面临的挑战，并展望了未来发展方向。首先回顾了纤维和织物的发展历程，然后介绍了智能纤维和织物的材料设计、制备方法；之后重点综述了智能纤维和织物在健康管理方面的最新进展，包括物理传感、化学传感、人体热管理和能源管理；最后，分析了该领域所面临的挑战与机遇，并展望了未来发展趋势。

相信基于多学科的交叉融合与各领域科技人员的通力合作，智能纤维与织物领域将获得更快更好的发展，服务于下一代健康监测、早期疾病预警和远程治疗技术，从而推动人类文明的持续发展。

以上展望论文受邀发表于ACS Nano。论文的第一作者为清华大学化学系已毕业博士研究生王惠民。

论文链接：

https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/acsnano.1c06230

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