具有智慧感知功能的超柔性摩擦发电织物

主要完成团队：上海科技大学  凌盛杰团队

凌盛杰

上海科技大学，物质科学与技术学院，生物材料组学课题组带头人，研究员，博士，研究组以生物大分子、天然结构材料和材料生物学为核心，致力于采用生物材料组学研究方法解析天然材料的设计策略，并开发相应的仿生功能材料。主要研究方向包含：

（1）同步辐射红外及X射线技术对重组蛋白和天然材料的表征；

（2）分子动力学模拟对天然材料设计策略的解析；

（3）生物仿生材料，生物纳米材料和生物功能材料的开发与应用。

叶超

讲师，博士，主要研究方向包括：

（1）柔性应力应变及环境传感器件；

（2）摩擦纳米发电机；

（3）人机交互智能织物。

杨硕

博士研究生，学士，主要研究方向包括：

（1）深度学习用于提取纤维网络结构特征的策略；

（2）基于分子动力学模拟的纤维网络力学模拟和预测；

（3）机器学习用于柔性传感器件的信号模式识别。

在纤维尺度实现功能化，保障智能织物舒适透气性，同时应用摩擦纳米发电技术，实现高效瞬时人体监测和环境感知。采用静电纺丝辅助转杯纺技术，将聚偏氟乙烯介电纳米纤维网络连续涂覆并包裹在不锈钢导电纱线上，形成皮芯结构的摩擦纳米发电纱线。该纱线强度大、柔韧性好，易于机械加工。制备的摩擦纳米发电织物在动态过程中能收集能量，适应外界高频动态机械刺激或不同材料表面的瞬时机械接触刺激，产生同步电压信号并输出电能。

性能指标:

10万次弯折测试后，纱线结构保持完好，耐久性优异；摩擦纳米发电功能2万次循环测试后稳定运行，成熟度较高。皮芯结构确保织物在发挥功能的同时保持舒适性和透气性。

应用场景:

★可应用于智能手表表带、多功能心率带、手环、护腕、护踝中作为智能穿戴设备中贴合人体的部分，与人体更紧密贴合。用于医疗监测，实时监测生理参数、远程健康管理、慢性病管理、病患追踪；用于运动追踪，实时运动监测、姿势纠正、个性化运动建议、运动防护。提高智能穿戴设备的舒适性、传感灵敏度，促进智能感知技术的发展以及在智能穿戴领域的技术创新。

★在军事领域、户外运动、健康监测中，该织物可以编织到军装、运动服以及其他服装、服饰、背包等中，捕捉运动过程中织物与其他物体通过摩擦产生的能量，作为可穿戴电源为电子设备、通信设备或导航系统持续提供电力，不间断对各类信号进行监测。为可穿戴设备提供自给自足的能源。减轻可穿戴设备的电池负担，增加设备的使用寿命，拓展可穿戴技术在健康监测和运动追踪领域的应用。

★该织物作为传感器被嵌入到各类日用纺织品中，如衣物、窗帘、床单、手套、汽车内饰等。人体给织物特殊的动作信号（例如拍打、不同速度的触碰等）、生理信号（例如人体体表是否有汗液、神经是否紧张等）等，传输给配套的数据分析处理软件，产生相应的指令（例如开关灯、增减音量、调节电视、空调、按摩椅等），结合物联网技术，可以随时随地随心控制智能家居、智能汽车等产品。可以改善用户界面，实现更自然的人机交互、感知用户情感状态。推动物联网技术在可穿戴领域的应用，提高智能家居、智能医疗等领域的智慧性。

★该织物自身可以具有各种颜色、亮度，可以作为特色面料融入到服装中，感受环境信号或者人体生理信号后，可以变换织物颜色、亮度，制备智能服装（例如智能调温服装，环境温度高，服装颜色会相应变浅；智能特殊工业服装，环境暗，服装颜色会相应变亮，以提醒此处有人；智能动态变换服装，通过感受运动过程中的动态信号，实时变换服装颜色、亮度，可作为表演服装提供给舞者等，提升表演效果）。另外，该织物也能作为一个传感器和控制器，链接柔性的电子显示器，一同嵌入到服装中，既可以通过感知人体不同情绪时生理信号的差异，也可以通过感知特定动作产生的信号，显示不同的图案，作为智能服装供特殊人群使用（例如提供给聋哑人士，可以通过简单的动作让服装显示想表达的内容，用来进行简单交流）。

合作方式:

• 合作研发

• 创业融资

大湾区科技创新服务中心

技术经理人  康玉麒 18028547347

技术经理人  阮   华 13662384102