雖然紡織基的壓力傳感器已取得了顯著的進(jìn)步，但依然面臨一項(xiàng)挑戰(zhàn)，即導(dǎo)電材料與纖維間的融合性不足，加之粘結(jié)力弱，這往往會(huì)在反復(fù)摩擦或清洗過(guò)程中造成導(dǎo)電涂層破裂并脫落，進(jìn)而削弱傳感器的導(dǎo)電效能，影響其長(zhǎng)期穩(wěn)定性和使用壽命。

最近，來(lái)自東華大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)采用碳納米管（CNTs）及雙組份纖維非織造材料，成功研發(fā)出一種成本低廉且適合大規(guī)模生產(chǎn)的三維全織物壓阻式傳感器。該傳感器采用了多層全織物架構(gòu)設(shè)計(jì)，展現(xiàn)出卓越的傳感性能、優(yōu)良的柔韌特性和出色的透氣性，能夠有效地用于追蹤人體生命體征（例如脈搏跳動(dòng)、關(guān)節(jié)動(dòng)作等）以及遠(yuǎn)程監(jiān)控食指的彎曲運(yùn)動(dòng)。這種新型傳感器在可穿戴電子產(chǎn)品、健康管理、人機(jī)互動(dòng)等前沿領(lǐng)域展示出了巨大的應(yīng)用潛力。

研究發(fā)現(xiàn)，熱焊接溫度低（120 ℃），CNT難嵌入PP-PE纖維，導(dǎo)致CNT/PP-PE NWs的耐摩擦和耐水洗色牢度差；熱焊接溫度過(guò)高（140 ℃），使大部分PE與CNT導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)混合，耐摩擦和耐水洗色牢度強(qiáng)，但絕緣性的PE會(huì)阻隔CNT網(wǎng)絡(luò)的相互連接，導(dǎo)致CNT/PP-PE NWs的電阻明顯增大。因此，130 °C為最佳熱焊接溫度。

研究人員發(fā)現(xiàn)當(dāng)CNT/PP-PE NWs的數(shù)量從1增至7時(shí)，傳感器的靈敏度明顯提高，透氣性從1382.12 mm/s降低至465.57 mm/s。為了準(zhǔn)確獲取人體的生命活動(dòng)，當(dāng)設(shè)定CNT/PP-PE NWs的層數(shù)為5時(shí)，傳感器顯示出高靈敏度、良好的透氣性、優(yōu)異的穩(wěn)定性。

研究人員將該壓力傳感器固定于人體身體的不同部位，成功獲取了人體生理信號(hào)（如脈搏、呼吸頻率和咳嗽）和運(yùn)動(dòng)信號(hào)（如肌肉收縮和膝關(guān)節(jié)彎曲）。

該項(xiàng)研究以“Low?Cost, Scalable Fabrication of All?Fabric Piezoresistive Sensors via Binder?Free, In?Situ Welding of Carbon Nanotubes on Bicomponent Nonwovens”為題發(fā)表在Advanced Fiber Materials上。