基于 MXene 的智能织物显示出能量收集和健康监测的潜力

Josiah02

想象一下，一件可以捕获太阳能的外套，让您在寒冷的冬天散步时感到温暖，或者一件可以监测心率和体温的衬衫。想象一下，运动员可以穿着衣服来跟踪他们的表现，而不需要笨重的电池组。
滑铁卢大学的研究人员开发出了一种具有这些非凡功能的智能织物。这种织物具有能量收集、健康监测和运动跟踪应用的潜力。这项研究发表在《材料科学与技术杂志》上。
滑铁卢大学研究团队开发的新织物可以将体热和太阳能转化为电能，无需外部电源即可持续运行。该材料中可以集成不同的传感器来监测温度、压力等。
它可以检测温度变化，并能通过一系列其他传感器监测压力、化学成分等。智能面罩是一项很有前景的应用，它可以跟踪呼吸温度和呼吸频率，并检测呼吸中的化学物质，以帮助识别病毒、肺癌和其他疾病。
“我们开发了一种具有多功能传感能力和自供电潜力的织物材料，”化学工程系教授李宇宁说。“这项创新使我们更接近智能织物的实际应用。”
黑色纤维条带上涂有 MXene，使织物能够吸收阳光和体热并将其转化为能量。图片来源：滑铁卢大学
与目前可穿戴设备往往依赖外部电源或频繁充电不同，这项突破性的研究创造了一种比市场上其他面料更稳定、耐用、更具成本效益的新型面料。
这项研究由江南大学纺织科学与工程学院王朝霞教授和博士生彭军合作开展，展示了将MXene 和导电聚合物等先进材料与尖端纺织技术相结合以推进可穿戴技术智能面料的潜力。
滑铁卢大学可印刷电子材料实验室主任李强调了这一进步的意义，这是该大学突破健康界限的一系列技术中的最新成果。
李教授表示：“人工智能技术发展迅速，为健康监测、食品和药品储存、环境监测等提供复杂的信号分析。然而，这一进步依赖于广泛的数据收集，而传统传感器通常体积庞大、重量沉重且价格昂贵，无法满足这一要求。”
“印刷传感器，包括嵌入智能织物的传感器，是持续数据收集和监控的理想选择。这种新型智能织物是使这些应用实用化的一步。”
有人拉伸智能织物以展示其机械强度，表明它是一种可以拉伸和清洗的耐用材料。图片来源：滑铁卢大学
下一阶段的研究将集中于进一步提高织物的性能，并与电气和计算机工程师合作将其与电子元件集成。
未来的发展可能包括一款智能手机应用程序，用于追踪并将来自织物的数据传输给医疗保健专业人员，实现实时、非侵入性的健康监测和日常使用。
更多信息： Jun Peng 等人，基于 MXene 的热电织物集成温度和应变传感用于健康监测，《材料科学与技术杂志》（2024 年）。DOI ：10.1016/j.jmst.2024.06.011