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  近期，濟大王鵬博士/河工大禹偉副教授、孟垂舟教授/北理工沈國震教授/山大李陽教授聯(lián)合在InfoMat發(fā)表題目為“Multifunctional all-nanofiber cloth integrating personal health monitoring and thermal regulation capabilities”的研究工作。濟南大學(xué)王鵬博士為論文第一作者，該納米纖維基衣服不僅可以實現(xiàn)制冷/制熱雙重?zé)峁芾恚�可以實現(xiàn)人體溫度、呼吸生理信號的監(jiān)測。

圖1用于健康監(jiān)測和雙模體溫調(diào)節(jié)的多功能納米纖維。（A） 多功能全納米纖維的配置和功能的示意圖。（B） 納米纖維基應(yīng)變傳感器和熱管理器件的制備過程的示意圖。（C） （i）應(yīng)變傳感器、（ii）CNT修飾的TPU納米纖維、（iii）TPU納米纖維和（iv）納米纖維基溫度傳感器的SEM圖像。（D） 照片顯示了柔性全納米纖維基T恤在制熱或制冷模式下的實際穿著情況，以及應(yīng)變和溫度傳感器的照片。

圖2 全納米纖維的透氣性和疏水性。（A）全納米纖維的透氣性、透濕性和防汗性能示意圖。（B）全納米纖維傳感器和其他典型柔性材料的透氣性比較，以及（C）透氣性與氣壓之間的關(guān)系。（D） 在25℃和38℃下，全納米纖維傳感器和其他典型柔性材料的透濕性比較。（E） 通過評估由不同薄膜密封的容器中的失水率和（F）相應(yīng)的失水速率-時間曲線。（G） 照片和（H）光學(xué)顯微圖像顯示液滴（水、人造汗液）和納米纖維墊（TPU、CNT/TPU）之間的接觸角，以及（I）相應(yīng)的接觸角隨時間的變化。（J）傳感器的自清潔特性。

圖3 納米纖維基應(yīng)變和溫度傳感器的機理、性能以及不同溫度下人體呼吸的生理研究。（A）應(yīng)變傳感原理的示意圖。（B） 不同預(yù)拉伸下應(yīng)變傳感器的靈敏度曲線。（C） 在5%應(yīng)變下納米纖維基應(yīng)變傳感器的響應(yīng)和恢復(fù)時間。（D） 相對電阻在25-100℃的范圍內(nèi)隨溫度的變化規(guī)律。（E） 在25 ℃下，織物應(yīng)變傳感器在10 %和90 %RH濕度下的GF。（F）溫度傳感的原理。（G）不同的G含量下溫度傳感器靈敏度曲線。（H）溫度傳感器的響應(yīng)速度曲線。（I） 溫度傳感器抵抗彎曲的能力測試。（J） 濕度對溫度傳感器性能的影響。（K）呼吸周期的示意圖。（L） 呼吸過程中獲得的典型信號曲線。（M） 10名志愿者在不同溫度下的呼吸頻率測試。

圖4 雙功能熱管理器件的功能示意圖與性能測試。（A） TPU納米纖維的輻射制冷性能測試與實驗裝置。（B） 原始TPU納米纖維的陽光反射率（黃色表示太陽輻照度光譜）和熱發(fā)射率（藍(lán)色表示大氣窗口）。（C） 不同樣品在陽光直射下的溫度比較（2023年7月20日，中國天津）。（D）CNT/TPU納米纖維的輻射制熱示意圖。（E）不同碳納米管量下CNT/TPU納米纖維側(cè)的紅外圖像和（F）其相應(yīng)的太陽吸收光譜。（G） 不同樣品在陽光直射4.5小時的溫度比較。

圖5 通過穿著多功能全納米纖維T恤，在不同的室外環(huán)境中根據(jù)呼吸狀態(tài)進(jìn)行動態(tài)個人熱管理。（A） 雙功能熱管理納米纖維工作示意圖。（B） 在陽光直射室外溫度較高時，制冷模式下的呼吸監(jiān)測示意圖，以及連續(xù)20分鐘的相應(yīng)溫度和呼吸曲線。（C）在陽光直射室外溫度較低時，制熱模式下的人體呼吸監(jiān)測示意圖，以及連續(xù)20分鐘的溫度和呼吸曲線。

作者介紹

王鵬：濟南大學(xué)機械工程學(xué)院教師，校聘青年英才崗，研究方向為柔性傳感器，重點突破柔性傳感在實用化過程中遇到的傳感材質(zhì)柔彈性差、傳感器件靈敏度低和可穿戴性差等瓶頸問題。以第一作者/通訊作者在本領(lǐng)域國內(nèi)外重要期刊InfoMat、Nano Energy、Advanced Fiber Materials、Chemical Engineering Journal、Advanced Electronic Materials等發(fā)表論文26篇，其中影響因子大于10的中科院一區(qū)Top論文13篇，ESI前1%高被引文章2篇；申請發(fā)明專利12項，授權(quán)4項；獲得天津市創(chuàng)新獎學(xué)金1次（2022年），天津市王克昌文化科技獎學(xué)金1次，博士研究生國家獎學(xué)金2次（2021年與2022年）、河北省優(yōu)秀研究生畢業(yè)生1次（2023年），河北工業(yè)大學(xué)學(xué)術(shù)之星1次（2022年）；多次參加學(xué)術(shù)會議并做分會場報告。個人主頁：https://faculty.ujn.edu.cn/wangpeng1/zh_CN/index/149227/list.

禹偉，河北工業(yè)大學(xué)機械工程學(xué)院副教授，于2021年清華大學(xué)博士畢業(yè)后以 “元光學(xué)者”人才計劃加入河北工業(yè)大學(xué)。依托智能康復(fù)裝置與檢測技術(shù)教育部工程研究中心和河北省機器人感知與人機融合重點實驗室，主要從事功能納米材料改性及其在柔性驅(qū)動與傳感方面的研究。主持國家自然科學(xué)基金青年項目、京津冀基礎(chǔ)研究合作項目、教育部“春暉計劃”合作項目等多項國家及省部級項目；以第一作者/通訊作者在Nano Lett.、Adv. Funct. Mater.、ACS Nano、Nano Energy等高水平期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文十余篇，以第一發(fā)明人身份授權(quán)發(fā)明專利4項。

孟垂舟：河北工業(yè)大學(xué)機械工程學(xué)院特聘教授，博士生導(dǎo)師。國家海外高層次人才引進(jìn)計劃青年特聘專家、河北省海外高層次青年人才、河北省僑聯(lián)僑界專家委員會委員。清華大學(xué)物理學(xué)學(xué)士、博士學(xué)位，曾任職美國普渡大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系博士后研究員、美國IBM半導(dǎo)體研發(fā)中心高級工程師、新奧集團(tuán)能源研究院石墨烯/儲能/能源新材料等技術(shù)中心主任。長期從事新型納米材料和高分子彈性體的制備研究，以及其在能源轉(zhuǎn)換與存儲、生物醫(yī)學(xué)傳感、柔性電子皮膚、可穿戴健康設(shè)備、和健康護(hù)理裝備上的應(yīng)用開發(fā)。

沈國震：北京理工大學(xué)集成電路與電子學(xué)院特聘教授，國家杰出青年科學(xué)基金獲得者。長期從事低維半導(dǎo)體材料及相關(guān)柔性電子器件的研究。以第一完成人身份獲北京市科學(xué)技術(shù)二等獎、中國材料研究學(xué)會科學(xué)技術(shù)一等獎等。現(xiàn)任英國皇家化學(xué)會會士、中國材料研究學(xué)會理事。發(fā)表SCI收錄論文300余篇，獲引用超過3萬，H-index為94。

李陽：山東大學(xué)集成電路學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師，IEEE高級會員，科技部中韓青年科學(xué)家、山東省泰山學(xué)者青年專家、山東省高校集成電路創(chuàng)新團(tuán)隊帶頭人、山東省優(yōu)青、山東省青年科技人才托舉工程入選者、齊魯青年學(xué)者，主持國家自然科學(xué)基金項目、科技部項目、山東省優(yōu)秀青年基金項目、山東省重點研發(fā)計劃項目等省部級以上項目10余項。主要研究領(lǐng)域：新一代半導(dǎo)體材料與器件；“傳感存算一體化”芯片系統(tǒng)。已累計發(fā)表SCI檢索論文100余篇，其中以第一作者/通訊作者在Chem. Soc. Rev.、Matter、Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、Adv. Sci.、IEEE Trans. Electron, Dev. 等領(lǐng)域內(nèi)頂尖期刊上發(fā)表中科院一區(qū)文章45篇，包含封面文章10篇，授權(quán)國家發(fā)明專利15項，韓國發(fā)明專利11項。

  原文信息

  Peng Wang, Guifen Sun, Shuaichuang Hua, Wei Yu, Chuizhou Meng, Qing Han, | Jeonghyun Kim, Shijie Guo, Guozhen Shen, Yang Li. Multifunctional all-nanofiber cloth integrating personal health monitoring and thermal regulation capabilities. InfoMat, 2024. 

  https://doi.org/10.1002/inf2.12629.