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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/山大李陽教授聯合在InfoMat發表題目為“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制冷/制熱雙重熱管理，還可以實現人體溫度、呼吸生理信號的監測。

圖1用于健康監測和雙模體溫調節的多功能納米纖維。（A） 多功能全納米纖維的配置和功能的示意圖。（B） 納米纖維基應變傳感器和熱管理器件的制備過程的示意圖。（C） （i）應變傳感器、（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）相應的失水速率-時間曲線。（G） 照片和（H）光學顯微圖像顯示液滴（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）應變傳感原理的示意圖。（B） 不同預拉伸下應變傳感器的靈敏度曲線。（C） 在5%應變下納米纖維基應變傳感器的響應和恢復時間。（D） 相對電阻在25-100℃的范圍內隨溫度的變化規律。（E） 在25 ℃下，織物應變傳感器在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）和熱發射率（藍色表示大氣窗口）。（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納米纖維側的紅外圖像和（F）其相應的太陽吸收光譜。（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，在不同的室外環境中根據呼吸狀態進行動態個人熱管理。（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測示意圖，以及連續20分鐘的相應溫度和呼吸曲線。（C）在陽光直射室外溫度較低時，制熱模式下的人體呼吸監測示意圖，以及連續20分鐘的溫度和呼吸曲線。

作者介紹

王鵬：濟南大學機械工程學院教師，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/通訊作者在本領域國內外重要期刊InfoMat、Nano Energy、Advanced Fiber Materials、Chemical Engineering Journal、Advanced Electronic Materials等發表論文26篇，其中影響因子大于10的中科院一區Top論文13篇，ESI前1%高被引文章2篇；申請發明專利12項，授權4項；獲得天津市創新獎學金1次（2022年），天津市王克昌文化科技獎學金1次，博士研究生國家獎學金2次（2021年與2022年）、河北省優秀研究生畢業生1次（2023年），河北工業大學學術之星1次（2022年）；多次參加學術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，河北工業大學機械工程學院副教授，于2021年清華大學博士畢業后以 “元光學者”人才計劃加入河北工業大學。依托智能康復裝置與檢測技術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動與傳感方面的研究。主持國家自然科學基金青年項目、京津冀基礎研究合作項目、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等高水平期刊發表學術論文十余篇，以第一發明人身份授權發明專利4項。

孟垂舟：河北工業大學機械工程學院特聘教授，博士生導師。國家海外高層次人才引進計劃青年特聘專家、河北省海外高層次青年人才、河北省僑聯僑界專家委員會委員。清華大學物理學學士、博士學位，曾任職美國普渡大學生物醫學工程系博士后研究員、美國IBM半導體研發中心高級工程師、新奧集團能源研究院石墨烯/儲能/能源新材料等技術中心主任。長期從事新型納米材料和高分子彈性體的制備研究，以及其在能源轉換與存儲、生物醫學傳感、柔性電子皮膚、可穿戴健康設備、和健康護理裝備上的應用開發。

沈國震：北京理工大學集成電路與電子學院特聘教授，國家杰出青年科學基金獲得者。長期從事低維半導體材料及相關柔性電子器件的研究。以第一完成人身份獲北京市科學技術二等獎、中國材料研究學會科學技術一等獎等�，F任英國皇家化學會會士、中國材料研究學會理事。發表SCI收錄論文300余篇，獲引用超過3萬，H-index為94。

李陽：山東大學集成電路學院教授，博士生導師，IEEE高級會員，科技部中韓青年科學家、山東省泰山學者青年專家、山東省高校集成電路創新團隊帶頭人、山東省優青、山東省青年科技人才托舉工程入選者、齊魯青年學者，主持國家自然科學基金項目、科技部項目、山東省優秀青年基金項目、山東省重點研發計劃項目等省部級以上項目10余項。主要研究領域：新一代半導體材料與器件；“傳感存算一體化”芯片系統。已累計發表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. 等領域內頂尖期刊上發表中科院一區文章45篇，包含封面文章10篇，授權國家發明專利15項，韓國發明專利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.